测量原理
V锥流量计是一种新型的高精度差压式流量计,其工作原理与其他差压式流量计一样,都是基于密封管道中的能量转换原理:在理想流体的情况下管道中的流量与差压的平方根成正比;用测出差压值根据伯努利方程即可计算出管道中的流量。V锥流量计的节流方式与孔板相反,通过在密闭管道中心线悬挂一个特制的流线型锥体进行中心节流,用上游管壁和锥体尾部测量的差压来计算流量。如图所示当介质接近锥体时其压力为PH,在介质通过锥体的节流区时,由于流体流通面积逐渐缩小,流速会逐渐增大,压力降低为PL,PH和PL通过V锥流量计的取压口连接到差压变送器上。流量发生变化时,V锥流量计的两个取压口之间的差压值将会相应的增大或减小。当流量相同时,若节流面积增大,则产生的差压值也会增大,β值等于流体通过锥体最大处的有效流通面积除以管道内径的截面积。
伯努利方程为:
式中:Q=流体流量
K=仪表系数、无量纲,与流量计的类型有关
Y=气体膨胀系数、无量纲,对不可压缩流体Y=1
=PH-PL
ρ=流体密度
对V锥流量计:
其中
式中:K=流量系数、无量纲
g=重力加速度
D=管道内径
d=锥体外径
β=等效直径比、无量纲
Cf=流出系数
产品特点
V锥流量计具有精度高、直管段短、压损低、量程比宽、重复性和长期稳定性好、耐脏污、适应性广等优点。
直管段要求低
虽然所有的差压式流量计都是依据伯努利定理测量,但伯努利定理有一个基本要求,即被测量的流体必须为理想流体,许多传统差压式流量计( 如孔板、文丘里、喷嘴等 )的节流方式无法直接形成理想流体。为了尽量满足伯努利定理要求,不得不安装很长的前、后直管段(15~40D),将不规则的流场整成近似理想流体。
V锥流量计采用独特的中心流线型锥体节流结构设计,可以对上游流体的流速分布曲线重新整流,巧妙地解决了长直管段整流的问题。在紧靠锥体上游和下游较窄的区域内(前0~3D、后0~1D),将流速不规则的流体直接整流成理想流体,可充分满足伯努利定理的要求,获得很高的测量精度和重复性。
锥体节流前后流场分布
在前后没有足够直管段的情况下V锥流量计是最理想的选择
精度高,重复性好
V锥流量计正压孔取在锥体上游的管壁上,取压位置选在理想流体的等速区域,符合伯努利定理,正压信号稳定;负压孔位于锥体尾部中心,正好落在下游压力最小的区域,由于锥体中心对称的结构,使得锥尾中心区域流场呈现相对静态,流体节流后在负压区只出现高频