涡街流量计与孔板流量计压力损失的比较研究

涡街流量计与孔板流量计压力损失的比较研究
        如今社会在大力提倡节约能源, 每种流量计的压力损失成为用户比较关注的问题, 流量仪表的压力损失小已经是选择流量计的一项重要指标。由于涡街流量计与孔板流量计使用的条件相似, 并且使用广泛, 因此人们常常对这两种流量计进行比较, 以便选出更合适的测量仪表。虽然已经有人对涡街流量计与孔板流量计的压力损失进行过比较, 但目前文献中所作的比较存在两个问题。, 文献中多是通过比较两种流量计的压力损失计算公式来对两种仪表的压力损失进行比较。对于孔板流量计, 它的历史较长, 有统一的国际标准, 可以直接用给出的压力损失计算公式进行计算。对于涡街流量计, 它的历史相对较短, 没有统一的国际标准, 给出的一些计算公式也不太成熟, 通常计算值与真实值之间存在较大的误差。例如, 涡街流量计的生产厂家即使是按照行业规范生产的同一型号的涡街流量计, 其给出的计算涡街流量计压力损失的压力损失系数Cd也是各不相同的, 这就给用公式计算压力损失带来了误差。第二, 对两种流量计压力损失比较时, 并没有规定两种流量计的有效流通面积相同, 所得到的结果缺乏说服力。基于以上两个原因, 在天津大学自动化学院流量实验室的气体装置上做了涡街流量计压力损失试验, 用试验结果与公式计算的结果进行了比较, 对不同Cd值给涡街流量计压力损失计算造成的误差进行了分析, 给出了经试验验证的Cd 值。并在保证有效流通面积的条件下对两种流量计的压力损失进行了比较, 对工业中选用流量计及计算涡街流量计的压力损失都有很好的参考价值。
        涡街流量计压力损失的测量
        传统测量孔板流量计压力损失的方法如图2 所示, 分别测出P1、P2两点之间的静压力, 所得差值即为孔板压力损失。为了使测出的压力是不可恢复性压力, P1、P2两点之间的距离应尽量远, 文献[ 3] 中, 管道直径D= 300 mm, P1、P2 之间的距离为27D, 在本试验中管道直径D = 100 mm, P1、P2两点之间的距离为50D, 通过差压变送器直接将两点之间的差压值读出。考虑到P1、P2两点之间的距离比较长, 因此管道本身的压力损失将不能忽略。对装有涡街流量计时总的压力损失..P t 和管道本身的压力损失..Pp 分别在不同的流速v 下进行测量, 用..P t 减去..Pp 即为涡街流量计的压力损失..P v。
        压力损失系数的误差分析
        由下式计算涡街流量计的压力损失: ..P V= 12 C d ..u2 ( 1) 式中: ..PV 为涡街的压力损失; Cd 为压力损失系数; ..为流体密度; u 为气体平均流速。由式( 1) 可见, 压力损失系数的准确度对压力损失的计算很重要。C d的大小一般由生产厂家给出, 但即便是按照行业标准生产的同一型号的涡街流量计, 生产厂家给出的Cd 值差别也很大, 对于用三角柱体做旋涡发生体的涡街流量计, 厂家给出的Cd 值一般在1. 8~ 2. 4 之间。本试验将压力损失的试验数据与不同Cd值下的计算结果进行了比较, 如图3 所示。从图3 中可以看出, 不同的Cd取值会使压力损失的计算值与试验值的误差随着流速的增加而增加。还可以看出, 当C d取2. 2 时与计算值与试验结果吻合的比较好, 这时计算值与试验结果的误差不超过5% 。当Cd取2. 4、2. 0、1. 8 时, 与试验结果的误差分别达到18. 78%、17. 35%、33% , 压力损失系数C d的取值对计算结果影响是较大的, 在流速高时更明显。以上分析说明, 仅通过涡街流量计压力损失的计算公式来与孔板流量计的压力损失进行比较, 不能保证较高的准确度。
        涡街流量计与孔板流量计压力损失的比较
        对于孔板流量计的压力损失, 本文用ISO 5167 - 2: 2003 给出的计算公式进行计算, 计算结果与涡街流量计压力损失的试验结果进行比较。为了更好地对涡街流量计的压力损失与孔板的压力损失进行比较, 本文选择了有效流通面积相同的涡街流量计和孔板流量计进行比较, 这样的比较也才有意义。
        结.. 论
        (1) 压力损失系数C d 的准确性对于涡街流量计压力损失的计算影响比较大, 对于旋涡发生体为三角柱体的涡街流量计, 当压力损失系数Cd 为2. 2 时, 计算值与本试验结果吻合较好。
        ( 2) 孔板流量计的压力损失比涡街流量计大, 如果保证两种流量计的有效流通面积相同, 那么孔板流量计的压力损失是涡街流量计的1. 7 倍左右。