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工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中雙彎管對(duì)超聲波流量計(jì)的影響

閱讀:11發(fā)布時(shí)間:2024-11-15

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在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中雙彎管的應(yīng)用比較普遍,由于空間090雙彎管會(huì)在測(cè)量管道中產(chǎn)生渦流和回流,從而對(duì)超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度造成不利的影響。應(yīng)用CFD數(shù)值仿真分析測(cè)量管道內(nèi)流場(chǎng)分布情況,可以更準(zhǔn)確的獲得測(cè)量結(jié)果。圖4.8 為空間090雙彎管計(jì)算幾何模型。其中進(jìn)口管段直管D=100mm,測(cè)量段管道直管D1=60mm,雙彎管彎曲半徑R=1.5D, L1為兩個(gè)彎管之間的直管段距離,本文定義L1=2D, L為彎管出口與流量計(jì)進(jìn)口之間的直管段長(zhǎng)度,本文L分別取2D、4D、6D、8D、10D、 20D、 30D和40D。在Fluent中仿真流量定義為Q=0.1m3/h、0.2m3/h、 0.4m3/h、 1m3/h、 3m3/h、5m3/h、 10m3/h、30m3/h、60m3/h、 90m3/h 和120m3/h,網(wǎng)格采用非結(jié)構(gòu)型混合網(wǎng)格,直管段采用結(jié)構(gòu)型網(wǎng)格,彎管和測(cè)量段采用非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格,網(wǎng)格總數(shù)量為200萬(wàn)左右; Fluent 數(shù)值仿真中邊界條件等參數(shù)設(shè)置與平面090單彎管相同。


     圖4.9為DN100超聲波流量計(jì).上游阻流件為空間雙彎管時(shí),測(cè)量段橫向截面速度等值線圖。圖中為流量均為Q=60m3/h時(shí),彎管出口與流量計(jì)入口之間的距離分別為L(zhǎng)=2D、4D、6D、8D、10D和20D。由于空間雙彎管會(huì)使管道中存在渦流或回流等現(xiàn)象,因此導(dǎo)致超聲波流量計(jì)測(cè)量段內(nèi)速度分布不均勻,非理想流場(chǎng)速度分布引起流量測(cè)量誤差。圖4.9得出結(jié)論:在L=2D和4D時(shí)渦流所引起的速度分布不均勻情況非常嚴(yán)重,隨著彎管與測(cè)量段之間的距離越來(lái)越大時(shí),空間雙彎管所引起的速度場(chǎng)分布不均勻情況有所減弱。因此從速度分布等值線圖中可以得出隨著彎管與測(cè)量段之間的距離越來(lái)越大,彎管所引起的測(cè)量誤差應(yīng)該越來(lái)越小。

   圖4.10所示空間090雙彎管所引起的流量相對(duì)誤差同樣是以直管段40D時(shí)流量誤差為基準(zhǔn),應(yīng)用公式(4-3) 計(jì)算得出。其中橫坐標(biāo)為流量測(cè)量值,采用對(duì)數(shù)表達(dá)方式,以防便觀測(cè)小流量時(shí)變化趨勢(shì),縱坐標(biāo)為流量相對(duì)誤差,不同曲線表示兩個(gè)彎管之間直管段距離為L(zhǎng)1=2D,不同距離L時(shí)的流量相對(duì)誤差。
從圖4.10得出結(jié)論:當(dāng)距離L相同時(shí),即同一條曲線上,當(dāng)流量為Q= 5m3/h~120m3h時(shí)流量相對(duì)誤差趨于直線無(wú)明顯變化,當(dāng)流量為0.1m3/h~5m3/h時(shí),隨著流量的增大,空間雙彎管所引起的流量相對(duì)誤差逐漸減小。對(duì)于相同流量點(diǎn)不同距離L時(shí),距離L為20D、30D和40D時(shí),同流量相對(duì)誤差大小相近;在彎管與測(cè)量段之間距離較小時(shí),渦流對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響較大,當(dāng)彎管與測(cè)量段之間距離增大到20D以后,渦流對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響無(wú)明顯變化,但仍會(huì)產(chǎn)生流量誤差。這正好與上圖4.9所示測(cè)量段橫截面上速度分布等值線圖結(jié)論相符。

 

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