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V锥流量计工作原理

时间:2020-02-09

V锥流量计是目前先进的差压式流量计,它利用锥体在流场中产生的节流效应,通过检测锥体前后的差压来测量流量。区别于传统的差压式流量计,它通过锥体将流体逐渐地收缩到管道内边壁来检测差压,而非将流体节流收缩到管道轴线中心,由此给差压式测量带来了革命性的变化。

V维流量计具有精度高、长期稳定性好、受安装条件影响小、量程比宽、压损小、耐磨损、适合测量脏污介质的诸多优点。

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工作原理

V锥流量计是由V锥传感器和差压变送器组合而成的一种差压式流量计,可精确测量宽雷诺数范围内的各种介质的流量。

其测量理论:由于实际流体都具有粘性,不是理想流体,当其在管道中流动时,在充分发展管内流动的前提下,具有层流和紊流两种流动状态。根据连续流动的流体能量守恒原理和伯努利方程:对于以层流状态流动的流体,其流速分布是以管道中心线为堆成的一个抛物面,流体通过一定管道的压力降于流量成正比;对于紊流状态流动的流体,其流速分布是以管道中心线为对称的一个指数曲面,流体通过一定管道的压力降于流量的平方成正比。

V维传感器是在侧脸管中与安装管道中心线同轴的V锥体。该传感器的测量管和V锥体是经过设计、精密加工的。流体在测量管内流经V锥时,在V锥前重新形成流态局部收缩,流速增大,静压下降,在V维体前后产生压差P。在上游管壁处测得高压Pa,在V锥体下游端面的中心轴处开取压口取得低压PL,如右图所示:

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测量公式

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式中:

β—等效直径比  d—V锥节流元件的最大横截面处的直径

D一管道内径  p—一流体工况下的密度

q——体积流量

—气体膨胀系数(对于不可压缩液体,8=1)K——K系数(与节流形式(流束收缩系数)、直径比、取压方式、雷诺数及管道粗糙度有关系)

信号稳定性

差压检测一般都有“信号波动”,即使在流量稳定的情况下,一次元件产生的信号也会由于干扰而有一定得波动。例如孔板流量计,在孔板后面会形成长常德涡流,这种长的涡流会产生高振幅,低频率的信号,干扰了流量计的读书。对于v锥流量传感器,流体流过V锥,在V锥后面形成一个短的涡流,产生低振幅、高频率的信号,再转换成稳定的V锥信号。其信号波动时孔板的1/10,如右图所示。

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自整流功能

V锥流量计的自整流功能是它区别于其他流量计的一个非常突出的有点。安装在管道中心的V锥流量传感器直接与流动的高流速区域产生相互作用,迫使高流速区域与靠近管壁的低流速混合,逐渐地将流速均化(即整流)。在上游重新保持稳定的流态,从而只需很短的直管段就可以精确的测量流体流量。实验结果表明:V锥流量计前后直管段最长只需要3D(前)和1D(后)。

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