渦街與V錐流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的特性研究.pdf

1、水蒸汽是一種重要的二次清潔能源,在能源消耗上占居較大的比例,但由于其獨(dú)特、復(fù)雜的物理特性,相對于水、電、天然氣等其它能源介質(zhì),一直難于計(jì)量。蒸汽的準(zhǔn)確計(jì)量是一個(gè)困擾計(jì)量檢測的世界性難題。目前對于蒸汽流量計(jì)普遍采用空氣或水代替蒸汽介質(zhì)進(jìn)行量值溯源,雖然取得了不錯(cuò)的效果,但此種方式無法真實(shí)反映蒸汽流量計(jì)的真實(shí)工況,檢測介質(zhì)的不同可能會(huì)引起計(jì)量偏差。蒸汽流量計(jì)計(jì)量溯源手段的不完善,以及缺乏在蒸汽實(shí)流檢測下的實(shí)驗(yàn)研究,導(dǎo)致了蒸汽流量計(jì)量精度低,

2、制約了蒸汽計(jì)量管理和儀表的發(fā)展。
　　為深入分析蒸汽流量儀表在蒸汽介質(zhì)下的計(jì)量特性,本課題研制了一套冷凝稱重法蒸汽流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置,該裝置完善了我國蒸汽流量量值溯源傳遞體系。在此基礎(chǔ)上采用蒸汽實(shí)流檢測的方法,結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)及熱力學(xué),對渦街流量計(jì)和V錐流量計(jì)的計(jì)量特性進(jìn)行了深入研究和實(shí)驗(yàn)分析,得到了不同介質(zhì)下渦街流量計(jì)和V錐流量計(jì)計(jì)量特性的差異;分析了產(chǎn)生該差異的機(jī)理;發(fā)現(xiàn)以水或空氣為檢定介質(zhì)對蒸汽流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定,將會(huì)對計(jì)量結(jié)果產(chǎn)

3、生一定的誤差。因此,本文提出了采用水或空氣替代蒸汽測量的儀表系數(shù)修正補(bǔ)償方法,并利用CFD仿真軟件對渦街和V錐流量計(jì)在不同介質(zhì)條件下的流場進(jìn)行了仿真分析。
　　主要完成如下工作:
　　利用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置對渦街流量計(jì)開展了空氣、水、蒸汽三種不同介質(zhì)的比對測試實(shí)驗(yàn)研究,得到了不同介質(zhì)對渦街流量計(jì)的計(jì)量性能的影響差異,基于流體力學(xué)及卡門渦街的基本原理,建立了渦街流量計(jì)在蒸汽介質(zhì)條件下的計(jì)量模型,并提出了不同介質(zhì)條件下儀表系數(shù)的修正方

4、法,從而為實(shí)驗(yàn)研究構(gòu)建了理論依據(jù)。利用CFD仿真軟件對渦街流量計(jì)在不同的介質(zhì)下進(jìn)行了仿真分析驗(yàn)證。
　　鑒于V錐流量計(jì)缺乏蒸汽介質(zhì)條件下的實(shí)驗(yàn)和理論分析,本文在水、負(fù)壓空氣、正壓空氣、蒸汽裝置上分別對不同口徑、不同β值的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),在不同工況條件下開展了可膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)研究,得到了V錐流量計(jì)在空氣和蒸汽介質(zhì)中可膨脹系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式數(shù)學(xué)模型。利用CFD仿真軟件對V錐流量計(jì)的可膨脹系數(shù)進(jìn)行了仿真分析研究,從仿真流場解釋分析了不同介質(zhì)的差異的