均速管流量計(jì)檢測桿截面形狀發(fā)展
均速管流量計(jì)檢測桿的形狀由最開始的圓形,經(jīng)歷了菱形、翼形、T形、子彈頭形、Delta形的改進(jìn)使得流量測量更準(zhǔn)確、穩(wěn)定。測量時發(fā)現(xiàn),檢測桿的截面形狀決定繞流流體的分離點(diǎn)位置,影響尾跡區(qū)的流速分布,對流量計(jì)的線性度、重復(fù)性、輸出差壓影響巨大。下面簡單介紹一下均速管流量計(jì)檢測桿截面形狀的改進(jìn)過程。
(1) 圓形。最初的均速管流量計(jì)截面形狀如圖(a)。流體繞過圓形截面時,流體在圓周上的分離點(diǎn)會隨雷諾數(shù)的增大而后移,此時造成流量系數(shù)不穩(wěn)定。
(2) 菱形。為使流體分離點(diǎn)固定,研究出了菱形截面,如圖(b)。使分離點(diǎn)固定在菱形頂點(diǎn)處。但由于菱形的棱邊很尖銳致使均速管流量計(jì)后側(cè)有較大漩渦,影響了均速管流量計(jì)的線性度。
(3) 翼形。形狀與機(jī)翼相似,如圖(c)。翼形截面使得壓損減小,但是由于靜壓孔的開孔位置離全壓孔很近,使得輸出差壓很小,在低流速時可能測量失效。
(4) 子 彈頭形。1992年美國Veris公司研制出截面形狀為流線型的均速管流量計(jì)。線性度提高,但是輸出差壓仍然很小。子彈頭形的均速管流量計(jì)為提高流量系數(shù)的精度在其前表面增加粗糙度如圖(d),但是收效甚微。
(5) T形。2001年由美國DSI公司研制出。如圖(e)所示。在檢測桿的迎流側(cè)和背流側(cè)開兩排全壓孔,T形漩渦區(qū)取靜壓,增大輸出差壓。但差壓較大時,由于開孔直徑較小,易堵塞取壓孔,造成測量失效。
(6) Delta形。如圖(f)所示。與菱形截面相似,不同之處在于選取特殊材料,使得其適用于測量腐蝕介質(zhì)。適用溫度范圍在:-200度~1000度。
以上六種截面形狀都是經(jīng)典截面,還有學(xué)者研究出雙翼形均速管流量計(jì),一根專取全壓,另一根專取靜壓,使輸出差壓變大,但導(dǎo)致壓損也隨之增大。Wecel和Cheimelniak等人采用計(jì)算流體力學(xué)仿真了前直管段為5D、后直管段為10D時,流體在8種檢測桿截面的流速分布情況,并做了實(shí)流實(shí)驗(yàn),對比分析結(jié)果。還有學(xué)者研究了在彎管后,均速管流量計(jì)以垂直和水平于彎管平面兩種方式安裝的流量測量特性。
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