4　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[4]:

式中:ΔPV为涡街的压力损失;Cd为压力损失系数;ρ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。Cd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Cd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,与试验结果的最大误差分别达到18.78%、17.35%、33%,压力损失系数Cd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。

5　厦门精川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ISO5167-2:2003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。

试验采用的涡街流量计旋涡发生体的截流面的宽度为dv=28mm,流量计的直径D=100mm,管道截面面积Sc=7854mm2,有效流通面积为Sv=5054mm2。将涡街流量计的有效流通面积转换为孔的面积,则对应的有效孔径比βv为

取孔板流量计与涡街流量计有效孔径比最接近的值βo=0.8。根据Reader-Harris给出的流出系数的计算公式[5],求得平均流出系数C=0.45。在2003年实施的孔板流量计的国际标准(ISO5167-2:2003)中,压力损失系数K的计算公式为

图4反映了由式(4)计算出的在不同流速下孔板流量计的压力损失曲线和涡街流量计压力损失的试验结果。

从图4可以看出,在流通面积一定的情况下,孔板的压力损失要大于涡街流量计,并且随着流速的增加而增加。表2列出了在不同流速下,孔板流量计与涡街流量计的压力损失,其中n为孔板流量计与涡街流量计压力损失的比值。

表2中,n的平均值约为1.7。R.W.Miller(1989)曾经给出了几种流量计的压力损失[6],如图5所示的流速为4.2ms时,不同流量计的压力损失情况。其中孔板流量计的β=0.75;涡街流量计为Foxboro公司生产的,口径为80mm;流体介质为水,水的压力为6bar。

图5中孔板和涡街流量计的压力损失比值大约为1.5,比本文试验结果稍小,这可能是因为所采用的试验流体介质不同所造成的,本文试验采用的是空气,R.W.Miller采用的是水,但两个结果还是比较接近的。

由以上的分析可以看到,在保证两种流量计的流通面积相等时,孔板流量计的压力损失是涡街流量计的1.7倍左右。而在一些文献中,给出的这一结果是相当大的,有的为7倍多,甚至更大[1,2,7]。

6　结　论

(1)压力损失系数Cd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。返回搜狐，查看更多