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质量流量计在气液两相丈量中的使用剖析

摘要:随着社会的发展,人们的生活对流体的应用愈益广泛,尤其是工业界越来越多的生产需要检测和控制流体(包括气体和液体等)的物理参数。本文分析了几种典型流体的流量测量方法,并对科氏质量流量计基本原理和应用

1 常见流体的丈量办法

1.1 气体流量的丈量办法

需求丈量流量的气体品种繁复,其丈量的仪器外表也有很大的不同。以天然气流量的丈量为例:现在,世界天然气交易计量分为体积计量、质量计量和能量计量3种,工业发达国家质量计量和能量计量两种办法都在运用,而我国现在基本上以体积计量为主。

1.2 液体流量的丈量办法

常见的液体有水、石油、液化气体等。水流量的丈量难度不高,不同原理的流量计大多数都可以丈量水的容量,但也不是随便装一台就肯定能用好的。这是因为水的洁净程度不同,流体工况条件各异,流量丈量的规模就会呈现悬殊;石油具有必定的黏稠度,因而不同黏度的石油产品所挑选的计量仪器不同,高黏度油品如原油、重油、渣油,为了便于运送,往往被加热到较高的温度。流体中含有固态杂质,丈量前还需求过滤;液化气体归于高饱满蒸气压液体,丈量时有必要考虑气化的问题,因而运用的流量计也比较特别,如涡街流量计、涡轮流量计、容积式流量计、科氏质量流量计等。

1.3 气液多相流体的丈量办法

气液两相流体的流量丈量从制造商的材料可看出,有几种外表可用来丈量离散相浓度不高的两相流体的流量,在实践运用中也有一些成功运用的实例,但现在运用的流量计都是在单相活动状况下鉴定其丈量功能,现在还没有以单相流标定的流量计用来丈量两相流时体系改变的鉴定规范,因而这样的运用终究带来多大的差错还不很清楚,仅有一些零散的数据和一些定性的剖析。常用的气液两相流量丈量仪器有:电磁流量计、科氏力质量流量计、超声流量计等。

1.4 科氏质量流量计的丈量原理

1.4.1 科氏力的构成

由科氏加速度效果发生科氏力。该加速度是法国工程师科里奥利斯在研讨水轮机的机械理论时发现的。科氏力,是对旋转体系中进行直线运动的质点因为惯性相对于旋转体系发生的直线运动的偏移的一种描绘,科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性。

在旋转体系中进行直线运动的质点,因为惯性,有沿著原有运动方向持续运动的趋势,可是因为体系自身是旋转的,在阅历了一段时刻的运动之后,体系中质点的方位会有所改变,而它原有的运动趋势的方向,假如以旋转体系的视角去调查,就会发生必定程度的违背。

当一个质点相对于惯性系做直线运动时,相对于旋转体系,其轨道是一条曲线。立足于旋转体系,咱们认为有一个力唆使质点运动轨道构成曲线,这个力便是科里奥利力。

科里奥利力的计算公式为:F=2mVr×ω

式中F为科里奥利力;m为质点的质量;Vr为相对于停止参阅系质点的运动速度(矢量);ω为旋转体系的角速度(矢量);×表明两个向量的外积符号(Vr×ω:巨细等于v·ω·sinθ,,方向满意右手螺旋定则)。

1.4.2 弯管流量计的原理

原理上,当被测介质经过振荡的丈量管道时,科氏力能直接用于质量流量的丈量。丈量管道常常呈U形如图所示。管道用刚性固定件支撑,并经鼓励器E沿A-A\’轴发生振荡,构成沿该轴的一个旋转参阅体系。假如在进口段调查一小团流体,那么它的质量元流出固定端。该质量元随管道半径逐步增大而作圆弧轨道运动。当弯管向上运动时,构成一个方向朝下的科氏力。一起,调查出口段的状况,质量元流入固定端。相同发生一个方向朝上的科氏力。由B称的装备在两头呈现出相同数值但不同符号的科氏力。在流体活动时,因为力矩的效果,导致丈量管道沿B-B\’轴发生一个附加的歪曲运B动。在进口段和出口段别离设备传感器S1和S2检测管道沿A-A\’和B-B\’轴的位移量。信号过零点的时刻差事管道歪曲的检丈量,它与经过管道的质量流量成正比。

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科氏质量流量计原理的结构

1.4.3 单直管流量计的丈量原理

两头拉紧固定的丈量管道是直径d和长度l的钛合金管。由设备在管道中心的振荡设备以一阶形式方法发生振荡。作业频率fB=ωB/2π接近于一阶频率。在传感器检测方位±z=±l/3处,振荡起伏调整约为x±m(±z)。假如流体质量元m以速度v流过由角速度ω振荡的管道,那么这质量元就会在管壁上发生科氏力,即FC=2mv×ω在管道的前后半段上,除了一阶谐振外,还发生效果力方形相反的二阶形式振荡。一阶和二阶形式振荡的叠加在时刻上发生90°的相移。因而,当管道中存在质量流量时,丈量管道发生摇摆运动。

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