彎管流量計(jì)的工作原理

彎管流量計(jì)同屬于差壓式流量計(jì)的范疇，彎管傳感器是利用流體的慣性原理產(chǎn)生差壓的。當(dāng)流體通過彎管時(shí),由于受彎管的約束流體被迫作類似的圓周運(yùn)動(dòng),流體在作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力作用于彎管的內(nèi)外兩側(cè),使彎管傳感器內(nèi)外兩側(cè)之間產(chǎn)生一個(gè)壓力差，該壓力差(也就是壓差值)的大小與流體的密度有關(guān)，與流體的平均流速有關(guān)，與流體作圓周運(yùn)動(dòng)的曲率半徑有關(guān)。他們之間遵循作圓周運(yùn)動(dòng)物體都必須遵循的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的有關(guān)規(guī)律。 彎管流量計(jì)的研制成功，具有堅(jiān)實(shí)的理論研究基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)。在理論研究方面主要是通過直接求解流體流過彎管的微分方程數(shù)值解的方法，全面揭示流體流經(jīng)彎管的流動(dòng)規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)研究方面既有實(shí)驗(yàn)室的大量實(shí)驗(yàn)研究，又有在國(guó)家流量檢定站(開封水大流量、煙臺(tái)蒸汽、華陽(yáng)天然氣)對(duì)不同介質(zhì)的流量測(cè)量的驗(yàn)證。家定型鑒定(開封•水)驗(yàn)研究表明:由于彎管的導(dǎo)流作用，流經(jīng)彎管的流體呈現(xiàn)了非常復(fù)雜的流動(dòng)狀態(tài)。通過求取納維--斯托克斯微分方程(N-S方程)數(shù)值解，可以動(dòng)畫顯示出這種流動(dòng)狀態(tài)主要包括沿主管道方向的主流動(dòng)、垂直于主流動(dòng)的雙螺旋二次流動(dòng)及出口漩渦等主體內(nèi)容，具有很強(qiáng)的規(guī)律性。根據(jù)對(duì)真實(shí)粘性流體通過彎管內(nèi)、外側(cè)壓力差成正比例關(guān)系，具有很好的相關(guān)性。根據(jù)量綱分析原理，流過彎管的平均流速與彎管內(nèi)、外側(cè)的壓力差可由下式給出: 流體在某一溫度某一壓力的條件下流過一個(gè)管道，當(dāng)其流經(jīng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，該流體將做相應(yīng)的圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)流體強(qiáng)制旋流理論，流體在管道內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)與固體在空間狀態(tài)下作圓周運(yùn)動(dòng)類似，因此流體必然會(huì)產(chǎn)生慣性離心力，該離心力的大小與流體的流速、流體的密度以及作圓周運(yùn)動(dòng)的曲率半徑(也就是彎管傳感器的曲率半徑)等因素有關(guān)。 由于彎管傳感器曲率半徑是已知的，流過彎管傳感器的流體密度又可通過對(duì)流體的溫度、壓力等參數(shù)的測(cè)定利用主機(jī)的計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確地求得，因此在彎管傳感器上產(chǎn)生的離心力的大小就只是流體流速的函數(shù)。只要測(cè)出離心力的大小，就可測(cè)出流體在管道內(nèi)的流速，將流速乘以管道的截面積和流體的密度，流體的流量即可計(jì)算確定。其計(jì)算關(guān)系如下: 式①給出了流過彎管流體的平均流速和差壓值的函數(shù)表達(dá)式: V=a[(P1-P2)/ρ]β--------① 其中:V---流體的平均流速; a---綜合流量系數(shù)，a=f(彎管彎徑比、雷諾數(shù)、介質(zhì)動(dòng)力粘度、管道粗糙度等)，其中尤以彎徑比的影響zui為重要: P1-P2-----彎管內(nèi)、外側(cè)壓力差; ρ----流體的密度; β----指數(shù); 計(jì)算出平均流速V,就可得出計(jì)算流量的函數(shù)表達(dá)式: Q=S*V*ρ-----------② 式中: S----彎管橫截面積; V---流體的平均流速; 適用范圍 1、 公稱直徑:25mm≤DN≤2000mm 2、 公稱壓力:PN≤10MPa 3、 介質(zhì)溫度:t≤450℃(t>450℃訂貨時(shí)通知) 4、 雷諾數(shù)范圍:ReD>104 5、 精度等級(jí):1級(jí)，1.5級(jí) 6、 R/D≥1.25