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涡轮流量计的流量特性(K-q)曲线分析

2014-02-21 10:45

    当流量大于始动流量值以后,随着流量的增加,旋转角速度也增大。在以后的测量范围内,流体产生的阻力矩Tnf变为影响流量计特性的主导因素,而轴承间的摩擦阻力矩却为次要因素.因此,下面的讨论先假定Trm=0。由于在不同的流动状态下,产生阻力矩的机理也不一样,所以对层流和湍流两种流动状态分别进行讨论。
    (一)层流流动状态时涡轮流量计的特性
    在该状态下流体阻力矩与流体粘度,、涡轮旋转角速度。成正比,而角速度又与流量成正比,所以此时流体阻力矩可写成
Trf=C1ηq
式中:C1为常数,将上式代入(2一61)得

    从上式可见,在层流流动状态,仪表系数K与流体的粘度η有关;若粘度η不变,则随流量q的增大而增加。
    (二)湍流流动状态时涡轮流量计的特性
    在湍流流动状态下,流体的阻力矩与流体的密度和流量的平方成正比,可不计粘度的影响,所以此时阻力矩可写成
                                  Trf=C2ρq2                                
式中:C2为常数,将上式代入(2一61),得

    从上式可见,在湍流流动状态,仪表系数K仅与涡轮结构参数有关,而与流量q、流体的粘度η无关。此时真正体现了仪表系数为常数的理想的涡轮流量计特性.仪表系数K为常数的这个区间,也是涡轮流量计的线性测量范围。由于层流时流体阻力矩较湍流时小一些,所以在层流和湍流的交界处,特性曲线上K有一个峰值,该峰值的位置受流体粘度的影响较大,粘度越大,该峰值越往大流量移动。在层流区和层流与湍流的交界处,仪表系数K变化较大,这段区域叫非线性段。
    从以上分析可见,涡轮流量计的仪表系数与流量(或管道雷诺数)的关系曲线如图2一33所示。由图可见,仪表系数可分为二段,即线性段和非线性段.在线性段,其特性与传感器结构尺寸有关。在非线性段,特性受轴承摩擦力和流体粘性阻力影响较大。当流量低于传感器流量下限时,仪表系数随着流量迅速变化。当流量超过流量上限时要注意防止空穴现象。
结构相似的涡轮流量计特性曲线的形状是相似的,它仅在系统误差水平方面有所不同。对于气体涡轮流量计,一般将计量准确度分两段,以0. 2q,二为分界流量点,在分界流量到最大流量为一段,对于1级流量计此段的准确度为1%,而最小流量到分界流量的准确度为2%.

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