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　　渦街流量計在實際應(yīng)用中，使用介質(zhì)對其測量帶來多大的附加誤差尚不明確。利用在以空氣為介質(zhì)的音速噴嘴法氣體流量標準裝置和以蒸汽為介質(zhì)的蒸汽流量標準裝置的比對試驗，對在空氣和蒸汽介質(zhì)下渦街流量計的流量特性進行對比研究，得到儀表系數(shù)在不同介質(zhì)下變化曲線和趨勢，并對試驗結(jié)果進行分析解釋。
一、卡門渦街的基本原理
　　如圖1所示，在測量管道中垂直地插入一非流線型阻流體，也稱發(fā)生體。隨著流體流動，當(dāng)管道雷諾數(shù)達到一定值時，在發(fā)生體兩側(cè)就會交替地分離出卡門渦街。漩渦頻率f與流經(jīng)發(fā)生體兩側(cè)的平均流速U1之間的關(guān)系可表示為：

　　式中：f——漩渦頻率，Hz；Sr——斯特勞哈爾數(shù)；U1——發(fā)生體兩側(cè)的平均流速，m/s；d——發(fā)生體迎流面的寬度，m。
二、試驗裝置和儀表
1.蒸汽流量標準裝置
　　蒸汽冷凝稱重法是指蒸汽流過被檢表后，通過冷凝器全部冷凝成常溫水并由電子秤稱量，再根據(jù)測量被檢表處的壓力和溫度得到密度，進而得到被檢表處的標準體積量。
　　冷凝稱重法蒸汽流量標準裝置（以下簡稱“蒸汽裝置”）是國內(nèi)唯一采用蒸汽實流標定的蒸汽流量標準裝置。該裝置以過熱蒸汽作為檢定介質(zhì)，對蒸汽流量儀表進行實流標定，檢定流量范圍為（2.5～10000）kg/h，其精度等級為0.1級。該裝置可以開展DN200以下口徑渦街流量計、彎管、V錐流量計、分流旋翼、孔板流量計、旋進漩渦流量計等多種蒸汽流量計的檢定、校準及相關(guān)檢測。
2.音速噴嘴法氣體流量標準裝置
　　文丘里噴嘴是個孔徑逐漸減小的流道，孔徑最小的部分稱為噴嘴的喉部，喉部的后面有孔徑逐漸擴大的流道。當(dāng)氣體通過噴嘴時，喉部的氣體流速將隨著節(jié)流壓力比減小而增大。當(dāng)節(jié)流壓力比小到一定值時，喉部流速達到最大流速——音速。此時若再減小節(jié)流壓力比，流速（流量）將保持音速不變，不再受下游壓力的影響，而只與噴嘴入口處的滯止壓力和溫度有關(guān)，此時的噴嘴稱為音速噴嘴，流量方程式為

　　式中：qm——流過噴嘴的質(zhì)量流量；A*——音速噴嘴喉部面積；C——流出系數(shù)；C*——臨界流函數(shù)；P0——音速噴嘴入口處滯止絕對壓力；T0——音速噴嘴入口處滯止絕對溫度；R——通用氣體常數(shù)；M——氣體千摩爾質(zhì)量。
　　從式（2）可以看出，一種喉徑的噴嘴只有一個臨界流量值，噴嘴入口的滯止壓力和滯止溫度不變時，通過噴嘴的流量也不變，正是由于此特性使音速噴嘴作為標準件廣泛應(yīng)用于氣體流量標準裝置中。
　　音速噴嘴法氣體流量標準裝置（以下簡稱“空氣裝置”）采用臨界流文丘里噴嘴作為標準表，該檢定裝置擴展不確定度（k=2）達到0.25%，流量范圍為（2.5~10000）m3/h，可開展DN15～DN300口徑的渦街、渦輪、容積式等氣體流量儀表的檢定/校準工作。該設(shè)備主要由羅茨真空泵提供負壓，與傳統(tǒng)采用水環(huán)真空泵相比，可節(jié)約電能損耗60％以上。地下循環(huán)通風(fēng)系統(tǒng)，提高了氣體流場的穩(wěn)定性（壓力波動在1％以內(nèi)，溫度波動在0.1℃以內(nèi)）。
3.所用的渦街流量計
　　本次特別訂制了DN25、DN40、DN50、DN80、DN100、DN150共6臺渦街流量計。該渦街流量計體積流量的精度等級為1.5級，其主要應(yīng)用于測量和輸出氣體、蒸汽和液體的瞬時體積流量。其流體溫度范圍從-200℃~400℃、可測量和輸出流體的瞬時體積流量。該渦街流量計有內(nèi)置的溫度傳感器，可以測量和輸出溫度信號，有內(nèi)置豐富的軟件計算功能，可以實現(xiàn)對飽和蒸汽的質(zhì)量流量的測量。
考慮試驗條件，具體測量范圍如表1所示。
三、不同介質(zhì)下的對比試驗研究
1.試驗方案
　　在空氣裝置和蒸汽裝置中以標準安裝條件對DN25、DN40、DN50、DN80、DN100和DN150渦街流量計各做2組試驗進行比對，依次從最小流量到20%、40%、60%、80%、100%最大流量，共計6個流量點，每個流量點重復(fù)檢定7次。在空氣裝置中用標準表（噴嘴組合）法做1組試驗，計算得到儀表系數(shù)、重復(fù)性等數(shù)據(jù)；在蒸汽裝置中用稱重法做1組試驗，再計算儀表系數(shù)、重復(fù)性等相關(guān)數(shù)據(jù)，比較兩組數(shù)據(jù)差異和聯(lián)系。
2.各口徑渦街流量計試驗情況
（1）DN25試驗
　　儀表系數(shù)和流量曲線關(guān)系如圖2所示。從圖2中不難發(fā)現(xiàn)該渦街流量計在空氣裝置上的儀表系數(shù)偏高于在蒸汽裝置上的儀表系數(shù)。但在0.8qmax時，在空氣裝置上的儀表系數(shù)有明顯下降，分析原因認為，DN25管線是在DN50管線基礎(chǔ)上通過變徑實現(xiàn)的，可能在大流量時造成流場不穩(wěn)或測壓偏低造成標準量偏高。







（2）DN40試驗
　　儀表系數(shù)和流量曲線關(guān)系如圖3所示。從圖3中不難發(fā)現(xiàn)，該渦街流量計（剔除個別流量點）在空氣裝置上的儀表系數(shù)逐漸減小，而在蒸汽裝置上的儀表系數(shù)則逐漸增加。在0.6qmax時，兩者儀表系數(shù)基本重合。
（3）DN50試驗
　　儀表系數(shù)和流量曲線關(guān)系如圖4所示。從圖4中不難發(fā)現(xiàn)，其規(guī)律和DN40渦街流量計規(guī)律基本一致，即在空氣裝置上的儀表系數(shù)逐漸減小，而在蒸汽裝置上的儀表系數(shù)則逐漸增加，在靠近0.6qmax時，兩者儀表系數(shù)重合。
　　空氣裝置的DN40管線和DN25管線是在DN50管線的基礎(chǔ)上變徑實現(xiàn)的。比較圖2、圖3和圖4中空氣裝置上的儀表系數(shù)-流量曲線圖，可發(fā)現(xiàn)，在大流量時，隨著口徑的減小，儀表系數(shù)減小的越來越快。
（4）DN80試驗
　　儀表系數(shù)和流量曲線關(guān)系如圖5所示。從圖5中不難發(fā)現(xiàn)，該渦街流量計在空氣裝置上的儀表系數(shù)逐漸減小，而在蒸汽裝置上的儀表系數(shù)則逐漸增加。在0.8qmax時，兩者儀表系數(shù)基本重合。
（5）DN100試驗
　　儀表系數(shù)和流量曲線關(guān)系如圖6所示。從圖6中不難發(fā)現(xiàn)，該渦街流量計在空氣裝置上的儀表系數(shù)一直大于在蒸汽裝置上的儀表系數(shù)，且線性度較好，而在蒸汽裝置上的儀表系數(shù)則逐漸增加。
（6）DN150試驗
　　儀表系數(shù)和流量曲線關(guān)系如圖7所示。從圖7中可以看出，該渦街流量計在空氣裝置上和蒸汽裝置上的線性度都較差。在空氣裝置上，其儀表系數(shù)先增大后減小；而在蒸汽裝置上，其儀表系數(shù)則先減小后增大。
四、試驗結(jié)論
1.除DN100渦街流量計外，其他5臺渦街流量計在空氣裝置上的特性基本一致，即在大流量時，儀表系數(shù)會有一個較明顯下降。
2.各口徑的渦街流量計在蒸汽裝置上的特性基本一致，即儀表系數(shù)隨著流量的增大而增大。
3.就比較單臺流量計在空氣裝置和蒸汽裝置上的儀表系數(shù)而言，六臺渦街流量計的規(guī)律基本一致，即渦街流量計在空氣裝置上的儀表系數(shù)偏高于在蒸汽裝置上的儀表系數(shù)，但因?qū)嶒灁?shù)據(jù)量比較小，還無法定量地給出偏差量。
4.初步結(jié)論：由于受黏度、溫度等因素的影響，渦街流量計以空氣為介質(zhì)的儀表系數(shù)和以蒸汽為介質(zhì)的儀表系數(shù)存在差異，但差別量較小，具體差別量則需要在后續(xù)大量實驗的基礎(chǔ)上總結(jié)分析后給出。
5.每個口徑的渦街流量計在儀表系數(shù)與流量的曲線圖上，以蒸汽和空氣為介質(zhì)均有一個交匯點。在交匯點，儀表系數(shù)相同。這就提供了一種可能：設(shè)計一臺具有交匯點儀表系數(shù)的渦街流量計，在保證一定測量誤差的情況下，既可測空氣，又可測蒸汽。

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