內(nèi)錐流量計的仿真與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、差壓流量計是工業(yè)中使用最廣泛的一種流量計,廣泛應(yīng)用于石油、天然氣、化工等許多領(lǐng)域.內(nèi)錐流量計作為一種新出現(xiàn)的差壓流量計,和傳統(tǒng)的差壓流量計相比具有壓力損失小、要求前后直管段短、抗臟污等優(yōu)點(diǎn),尤其是在一些特殊的應(yīng)用場合,如近海油田濕氣測量、垃圾焚燒發(fā)電、焦?fàn)t煤氣的測量等,具有明顯的優(yōu)勢.由于內(nèi)錐流量計具有這些特性,因此近幾年來成為了國內(nèi)外的研究熱點(diǎn).錐體的幾何形狀對內(nèi)錐流量計的性能影響很大,尤其對流出系數(shù)的影響很大,但目前國內(nèi)外還沒有相關(guān)

2、的研究報道,因此有必要對此進(jìn)行研究. 本課題從錐體的幾何形狀對流出系數(shù)的影響著手,對三個等效直徑比下的27個幾何形狀的錐體進(jìn)行了研究,獲得了其仿真和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù).所做的工作包括計算流體動力學(xué)仿真、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的研制、實(shí)驗(yàn)所需的校驗(yàn)系統(tǒng)軟件的設(shè)計,數(shù)據(jù)的采集和處理四個部分. 首先,通過采用計算流體動力學(xué)軟件對內(nèi)錐流量計的流場進(jìn)行了仿真.主要工作包括Gambit幾何建模,通過比較選擇了RNG k-ε湍流模型來進(jìn)行計算,然后對27個

3、幾何形狀的錐體進(jìn)行了仿真.最后根據(jù)所仿真的數(shù)據(jù),研究內(nèi)錐流量計的流出系數(shù)和錐體幾何形狀的關(guān)系. 其次,根據(jù)初步的仿真結(jié)果,設(shè)計了100mm口徑的內(nèi)錐流量樣機(jī)和九個不同幾何形狀的前后錐體.管體采用透明有機(jī)玻璃,九個前后錐體可組合出27個不同的錐體.在所有部件都完全可拆卸的前提下,保證錐體在管道的中心并有足夠的機(jī)械強(qiáng)度. 然后,對現(xiàn)有的流量標(biāo)定設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn).包括采用多線程技術(shù)編寫了內(nèi)錐流量計的標(biāo)定程序,對數(shù)據(jù)采集板卡進(jìn)行了

4、校準(zhǔn),對差壓變送器的量程進(jìn)行了擴(kuò)展.在此基礎(chǔ)上,對27個錐體進(jìn)行了實(shí)際的實(shí)驗(yàn),并獲得了實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù). 最后,對所獲得的仿真數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理.通過和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較發(fā)現(xiàn):內(nèi)錐流量計的流出系數(shù)不僅和等效直徑比相關(guān),還與雷諾數(shù)有關(guān)；B值越大流出系數(shù)越??；β值越大,流出系數(shù)受雷諾數(shù)的影響越大；前錐角對內(nèi)錐流量計流出系數(shù)具有決定性的影響,后錐角則對流出系數(shù)的線性度有較大的影響；較大的前錐角可減弱雷諾數(shù)對流出系數(shù)的影響；和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比,