渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)壓力損失的比較研究渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)壓力損失的比較研究
如今社會在大力提倡節(jié)約能源, 每種流量計(jì)的壓力損失成為用戶比較關(guān)注的問題, 流量儀表的壓力損失小已經(jīng)是選擇流量計(jì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。由于渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)使用的條件相似, 并且使用廣泛, 因此人們常常對這兩種流量計(jì)進(jìn)行比較, 以便選出更合適的測量儀表。雖然已經(jīng)有人對渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)的壓力損失進(jìn)行過比較, 但目前文獻(xiàn)中所作的比較存在兩個問題。, 文獻(xiàn)中多是通過比較兩種流量計(jì)的壓力損失計(jì)算公式來對兩種儀表的壓力損失進(jìn)行比較。對于孔板流量計(jì), 它的歷史較長, 有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn), 可以直接用給出的壓力損失計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。對于渦街流量計(jì), 它的歷史相對較短, 沒有統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn), 給出的一些計(jì)算公式也不太成熟, 通常計(jì)算值與真實(shí)值之間存在較大的誤差。例如, 渦街流量計(jì)的生產(chǎn)廠家即使是按照行業(yè)規(guī)范生產(chǎn)的同一型號的渦街流量計(jì), 其給出的計(jì)算渦街流量計(jì)壓力損失的壓力損失系數(shù)cd也是各不相同的, 這就給用公式計(jì)算壓力損失帶來了誤差。第二, 對兩種流量計(jì)壓力損失比較時, 并沒有規(guī)定兩種流量計(jì)的有效流通面積相同, 所得到的結(jié)果缺乏說服力?；谝陨蟽蓚€原因, 在天津大學(xué)自動化學(xué)院流量實(shí)驗(yàn)室的氣體裝置上做了渦街流量計(jì)壓力損失試驗(yàn), 用試驗(yàn)結(jié)果與公式計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了比較, 對不同cd值給渦街流量計(jì)壓力損失計(jì)算造成的誤差進(jìn)行了分析, 給出了經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證的cd 值。并在保證有效流通面積的條件下對兩種流量計(jì)的壓力損失進(jìn)行了比較, 對工業(yè)中選用流量計(jì)及計(jì)算渦街流量計(jì)的壓力損失都有很好的參考價(jià)值。
渦街流量計(jì)壓力損失的測量
傳統(tǒng)測量孔板流量計(jì)壓力損失的方法如圖2 所示, 分別測出p1、p2兩點(diǎn)之間的靜壓力, 所得差值即為孔板壓力損失。為了使測出的壓力是不可恢復(fù)性壓力, p1、p2兩點(diǎn)之間的距離應(yīng)盡量遠(yuǎn), 文獻(xiàn)[ 3] 中, 管道直徑d= 300 mm, p1、p2 之間的距離為27d, 在本試驗(yàn)中管道直徑d = 100 mm, p1、p2兩點(diǎn)之間的距離為50d, 通過差壓變送器直接將兩點(diǎn)之間的差壓值讀出?？紤]到p1、p2兩點(diǎn)之間的距離比較長, 因此管道本身的壓力損失將不能忽略。對裝有渦街流量計(jì)時總的壓力損失..p t 和管道本身的壓力損失..pp 分別在不同的流速v 下進(jìn)行測量, 用..p t 減去..pp 即為渦街流量計(jì)的壓力損失..p v。
壓力損失系數(shù)的誤差分析
由下式計(jì)算渦街流量計(jì)的壓力損失: ..p v= 12 c d ..u2 ( 1) 式中: ..pv 為渦街的壓力損失; cd 為壓力損失系數(shù); ..為流體密度; u 為氣體平均流速。由式( 1) 可見, 壓力損失系數(shù)的準(zhǔn)確度對壓力損失的計(jì)算很重要。c d的大小一般由生產(chǎn)廠家給出, 但即便是按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的同一型號的渦街流量計(jì), 生產(chǎn)廠家給出的cd 值差別也很大, 對于用三角柱體做旋渦發(fā)生體的渦街流量計(jì), 廠家給出的cd 值一般在1. 8~ 2. 4 之間。本試驗(yàn)將壓力損失的試驗(yàn)數(shù)據(jù)與不同cd值下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較, 如圖3 所示。從圖3 中可以看出, 不同的cd取值會使壓力損失的計(jì)算值與試驗(yàn)值的誤差隨著流速的增加而增加。還可以看出, 當(dāng)c d取2. 2 時與計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果吻合的比較好, 這時計(jì)算值與試驗(yàn)結(jié)果的誤差不超過5% 。當(dāng)cd取2. 4、2. 0、1. 8 時, 與試驗(yàn)結(jié)果的誤差分別達(dá)到18. 78%、17. 35%、33% , 壓力損失系數(shù)c d的取值對計(jì)算結(jié)果影響是較大的, 在流速高時更明顯。以上分析說明, 僅通過渦街流量計(jì)壓力損失的計(jì)算公式來與孔板流量計(jì)的壓力損失進(jìn)行比較, 不能保證較高的準(zhǔn)確度。
渦街流量計(jì)與孔板流量計(jì)壓力損失的比較
對于孔板流量計(jì)的壓力損失, 本文用iso 5167 - 2: 2003 給出的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算, 計(jì)算結(jié)果與渦街流量計(jì)壓力損失的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。為了更好地對渦街流量計(jì)的壓力損失與孔板的壓力損失進(jìn)行比較, 本文選擇了有效流通面積相同的渦街流量計(jì)和孔板流量計(jì)進(jìn)行比較, 這樣的比較也才有意義。
結(jié).. 論
(1) 壓力損失系數(shù)c d 的準(zhǔn)確性對于渦街流量計(jì)壓力損失的計(jì)算影響比較大, 對于旋渦發(fā)生體為三角柱體的渦街流量計(jì), 當(dāng)壓力損失系數(shù)cd 為2. 2 時, 計(jì)算值與本試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
( 2) 孔板流量計(jì)的壓力損失比渦街流量計(jì)大, 如果保證兩種流量計(jì)的有效流通面積相同, 那么孔板流量計(jì)的壓力損失是渦街流量計(jì)的1. 7 倍左右。