大管道氣體流量檢測(cè)儀表
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3. 測(cè)截面多點(diǎn)流速
(1)機(jī)翼型流量計(jì)：是經(jīng)典文丘里管的改進(jìn)型式，縮短了長(zhǎng)度，仍較笨重。
(2)風(fēng)量裝置： 在管道截面中插入了多根檢測(cè)管，檢測(cè)管正對(duì)流向鉆有多個(gè)總壓孔，側(cè)面鉆多個(gè)靜壓孔，有較多的測(cè)點(diǎn)反映截面的流速分布，雖較機(jī)翼型輕巧，但不夠準(zhǔn)確。
(3)熱式均速管流量計(jì)：在管道中插入多根熱式均速管流量計(jì)，更全面反映管內(nèi)的流速分布，但每個(gè)熱電阻所反映的流速特性未必相同，校驗(yàn)修正還有待改進(jìn)。
(4)均速環(huán)流量計(jì)(圖2)：它是針對(duì)均速管流量計(jì)應(yīng)用30 余年存在的輸出差壓小、精確度低，忽視管內(nèi)徑對(duì)精確度的影響等缺點(diǎn)推出的一項(xiàng)專(zhuān)利產(chǎn)品。它由雙文丘里管測(cè)低壓，提高了輸出差壓，用多根均速管充分反映了管內(nèi)的流速分布等一系列措施，改善均速管的技術(shù)特性，正引起國(guó)內(nèi)外廠商及用戶的關(guān)注。
插入式流量計(jì)的流量計(jì)算公式
其中，K=αβγkv
kv 為測(cè)量頭的流速系數(shù)，它可以用風(fēng)洞標(biāo)定，但除此之外還有αβγ，用風(fēng)洞標(biāo)定無(wú)法確定。
(1)流速分布系數(shù)α，在充分發(fā)展紊流條件下，如光滑管平均流速點(diǎn)的位置應(yīng)為0.242R，但測(cè)量頭的位置并不一定處于這點(diǎn)上，如處于中心，則必需進(jìn)行修正。α并非常數(shù)，它還取決于粗糙度e 及Re 數(shù)：
如 e=0.001，當(dāng)Re 從2×104～3×105 時(shí)，α的變化為2.8%；
當(dāng) Re=3×105 而e=0.001～0.002 時(shí)，α的變化為1.4%。
(2)阻塞系數(shù)β，插入式流量計(jì)必需具有測(cè)量頭、插入桿等，它將阻塞管內(nèi)的流動(dòng)使通道變窄，流速加快，并干擾流速分布。
當(dāng) S<0.02 時(shí)，阻塞很小可忽略不計(jì)，b≈1；
當(dāng) 0.02
當(dāng) S>0.06 時(shí)，β值需實(shí)流標(biāo)定。
(3)干擾系數(shù)γ，在直管段不足流量計(jì)處于非充分發(fā)展紊流時(shí)，必需用γ對(duì)流量系數(shù)進(jìn)行修正。由于大管道在現(xiàn)場(chǎng)往往不具備有較長(zhǎng)的直管段，無(wú)法得到充分發(fā)展紊流，流速分布千變?nèi)f化，很難建立足夠有效的數(shù)據(jù)庫(kù)可以引用，只有采用速度面積法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。
(4)從以上分析可知，測(cè)點(diǎn)速的插入式流量計(jì)αβ都可以基本做到心中有數(shù)，而最困難的是干擾系數(shù)γ。
測(cè)線速的均速管流量計(jì)，由于它是測(cè)多點(diǎn)流速，可以反映充分發(fā)展紊流的流速分布，所以不存在流速分布系數(shù)α的問(wèn)題；只要儀表定型橫截面寬度也就確定了，阻塞系數(shù)β也較容易解決，較困難的仍是干擾系數(shù)γ。
測(cè)截面的均速環(huán)流量計(jì)，在非充分發(fā)展紊流情況下，由于它可以反映截面上各種流速分布情況，干擾系數(shù)γ對(duì)其精確度的影響相對(duì)就小多了，但這個(gè)專(zhuān)利還僅是一種設(shè)想，是否實(shí)用應(yīng)有充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，才更有說(shuō)明力。
四 小結(jié)
(1)測(cè)量大管道氣體流量目前對(duì)工程界仍是一個(gè)較困惑的問(wèn)題，除本文介紹的插入式外，還有超聲、彎管流量計(jì)等。從工控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，測(cè)線速(或面速)插入式儀表性價(jià)比較高，但不宜用于準(zhǔn)確計(jì)量、貿(mào)易結(jié)算。
(2)流量?jī)x表大多面臨一個(gè)校驗(yàn)問(wèn)題，有人提出在風(fēng)洞中校驗(yàn)；也有人提出應(yīng)在充分發(fā)展紊流中校驗(yàn)。問(wèn)題是大管道現(xiàn)場(chǎng)能否提供以上這兩種流場(chǎng)？如無(wú)法提供，校驗(yàn)是否有意義？又應(yīng)如何解決這個(gè)問(wèn)題，筆者將另文闡述。(end)
評(píng)論