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精信测器

 

6.1.4脉动流的流量测量(续1)

 =                (6.3)

式中   ( ——经阻尼的脉动幅值;

        ( ——未经阻尼的脉动幅值;

         * ——脉冲频率的角速度, =2

         * ——分隔容器一般的共振角速度,

         * ——限流管长度;

         Ac——限流管截面积;

         C——容积,V/2(容积总容积的一半)。

③液体的充分阻尼条件。液体脉动流的阻尼有两种方法:调压室和空气阻尼器。图6.3和图6.4所示的布置,脉动源在流量计的上游,如果脉动源在仪表的下游,则须将图6.3中的调压室与恒压压头容器互换位置,或将图6.4中的空气容室与恒压压头容器互换位置。

       图6.3 调压室液体阻尼系统                   图6.4空气容室液体阻尼系统

a.调压室阻尼系统。调压室液体阻尼系统满足充分阻尼的条件为

                           (6.4)

式中     ——调压室与恒压压头容器之间的时均位差;

         A——调压室的横截面面积;

         其余符号同上。

b.空气容室阻尼系统。空气容室阻尼满足充分阻尼的条件为

                     (6.5)

式中     Vo——空气阻尼容器中空气的体积;

         k——空气的等熵指数;

         * ——液体密度;

         g——重力加速度;

         A——空气阻尼器中液体的自由表面面积;

         ——空气阻尼器与恒压压头容器之间的时均压差;

po——空气阻尼器中空气静压;

* ——脉动流下流量计示值的最大允许不确定度。

(3)流动脉动对流量测量仪表的影响    流量测量仪表的种类很多,在脉动流条件下,容积式流量计精确度影响极微已经很清楚,除此之外,对节流式差压流量计、涡轮流量计涡街流量计也进行了较多的研究,而且取得了一些成果。

  ①孔板、喷嘴和文丘里管。脉动流对节流式差压流量计的影响主要是平方根误差、动量惯性引起的误差和流出系数的变化。

 a.平方根误差。对于稳定流,流体流过节流装置,其流量正比于节流件正负端取压口间差压的平方根,其关系式如式(3.1)所示。

   如果此关系被推广用于瞬时变化的脉动流,而且按照稳定流条件用时均差压的平方根代表时均流量,必将产生平方根误差,因为

                                      (6.6)

b.惯性影响。当流量快速变化时,差压组件需要产生一个瞬时加速度,而流体通过节流件需要传递(convective)加速度,流量-差压关系为

                                                  (6.7)

 式(6.7)的右边,第一項是动量惯性,第二项是传递惯性,其中K1是节流件几何尺寸和压口之间轴线距离的函数,K1和K2又都跟流体的速度分布有密切的关系。在脉动流中,节流件上游和流体通过节流件的速度分布是周期变化的,所以K1和K2是周期变化的,它们的时均值往往与稳定流数值不相等,除非脉动幅值很小,脉动频率很低。差压式流量计测量脉动流更准确的特性现在还不清楚。

  c.对流出系数的影响。在稳定流中,各种类型节流装置的流出系数都同入口流体的速度分布有关,比标准分布廓形平坦的速度分布,流出系数减小;比标准廓形尖锐的速度分布,则效果相反。

  在脉动流中,瞬时速度分布随脉动周期而变,变化程度由速度分布脉动幅值、波形和脉动斯特罗哈尔数决定,因此,瞬时流出系数有赖于频率、幅值、波形和斯特罗哈尔数。现在还不能用数学方法描述瞬时流量系数与脉动参数的关系。

  d.误差估算。现在与节流装置配用的差压变送器响应都不快(频率上限约1Hz),输出的是平均差压 ,在此基础上相应的平均流量指示( 1/2几包含平方根误差和动量惯性误差。

  第6.1.4(2)中所给出的充分阻尼条件如能得到满足,即可按GB/T2624-1993或ISO5167-1确定脉动流的平均流量,并估计流量测量总不确定度。

   脉动流流量总不确定度等于按GB/T  2624-1993计算的测量基本误差与脉动附加不确定度的合成。

  理论上脉动附加不确定度ET总是正的,其估算公式为

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