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确定压缩空气流量计通径时雷诺数验算和密度验算
点击次数:620 发布时间:2014-12-15

    确定压缩空气流量计通径时,如果流体的黏度较大,必须作雷诺数验算;如果密度较小,必须作密度验算。为什么?
    在确定压缩空气流量计公称通径时,通常有几怕:
    一怕通径选得太大,以致zui小流量测量不出来;
    二怕通径选得太小,以致zui大流量时超过上限流速;
    在被测液体黏度较高时,怕zui小流量所对应的雷诺数小于20000,测量度保证不了;
    在被测气体密度较小时,怕旋涡检测元件所受到的推力太小,以致zui小流量测量不出。
    对于这4个问题,解决方法如下。
    (1)流体为蒸汽和空气时的处理
    大多数品牌的压缩空气流量计都在产品说明书中列出自己各种通径的产品在一定工况条件下
饱和蒸汽和空气可测zui小流量和zui大流量,如表5.5和表5.6所示。设计选型时,如果被测流体为蒸汽或空气,只要查阅表格对号人座,就可确定合适的通径,消除担心。
    (2)其他蒸气和气体的zui高流速验算
    对于其他蒸气和气体,则需进行上限流速验算,而且必须限定在各种品牌所承诺的上限流速范围内。几种品牌压缩空气流量计的上限流速如2.3节所列。
    对于水蒸气之外的其他蒸气,可用式(5.22)计算流速:

式中:v——测量管内流体流速,m/s;
     qm——蒸气质量流量,kg/s;
     D——流量计测量管内径,m;
     P——流体密度,kg/m3
对于其他气体,在忽略了压缩系数影响之后,可按式(5.23)计算流速:

式中v——流速,m/s;
    qva——标准状态体积流量,m3/s;
    Pn——标准状态压力,pn=101.325kPa;
    Pf——使用状态压力,kPa;
    Tf——使用状态热力学温度K;
    Tn——标准状态热力学温度K;
    D——流量计测量管内径,M。
    上述工作状态下zui大流量对应的流速均不能高于制造厂所承诺的zui高流速。
    (3)黏度较高的流体须作雷诺数验算
    对于黏度较高的液体,需作zui小流量雷诺数验算,所用的公式见式(2.2)。如果zui小流
量对应的雷诺数大于等于20000 (DN≥150时为40000),则能获得规定的度,如果雷
诺数小于20000(或40000.),则可适当减小通径,提高流速,使雷诺数增大。如果缩径后雷
诺数仍小于20000,则表明此类液体不适合用压缩空气流量计测量。
    对于其他蒸气和气体,也需作zui小流量雷诺数验算,方法与液体相同。
    (4)相对密度小的气体须作密度验算
    对于相对密度比空气小的气体,例如氢气和富氢气体,须作密度验算。例如横河公司对自己的DY050 (DN50)和DY080 (DN80)旋涡流量计,提出了如式(5.24)所示的公式:

式中v——流速,m/s;
    Pf——工作状态气体密度,kg/m3;
    该公式适用于Pf≤7.8kg/m3.即当Pf≤7.8kg/m3时,流速必须大于等于(31/pf)才能实现正常测量。如果Pf>7.8kg/m3,则zui低可测流速为2m/s.其他通径的流量计所用的验算公式有很大差别,详见产品说明书。
    (1)为什么实际zui小流量对应的雷诺数必须大于等于20000
    从5.15节中的图5.30可看出,ReD≥20000时,式(5.12)中的斯特罗哈尔数Sr才为常数,这时压缩空气流量计才能保证准确度,因此,验算时ReD≥20000是个重要的界限。
    (2)为什么测且相对密度比空气小的气体须作密度验算
    对于相对密度比空气大的测量对象,一般可以参考表5.5中所列的空气估算某一通径压缩空气流量计可测zui小流量。只要测量任务中的zui小流量大于表5.5中所列的zui小可测流量,就可放心选用.但是如果测量任务中的气体相对密度比空气小,就必须作密度验算.这是因为如5.18节所分析的那样,压缩空气流量计中的旋涡检测元件将旋涡剥离频率转换成电信号,检测元件输出的电信号幅值与其受到的推力有关,推力越大,输出幅值越大;推力越小,输出幅值越小。此推力与流体密度成正比,与流速的平方成正比。因此,被测流体密度较小时,必须有较高的流速,检测元件才能获得足够的推力。

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