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焦炉煤气流量计结构

(1)概述

①特点

焦炉煤气流量计用于低雷诺数、高黏度流体及含适量固体颗粒浆液的流量测量。焦炉煤气流量计是根据力平衡原理工作的流量计。

焦炉煤气流量计具有下列特点。

成本低，结构简单。容易安装，维护方便。可实现干标(称重法)。

高可靠性和高精度。精度可达0.2%。

不需要取压口导压，不易堵塞。压损低，约为标准孔板的一半。直管段长度较短。与标准孔板比较，上游直管段长度为5D~10D。

流体适用性强。可用于蒸汽、液体和气体的流量测量。特别是含适量固体颗粒浆液的流量测量。

测量范围宽，范围度为4:1~15:1,适用于大范围的温度和压力工况条件下测量流体流量。工作压力可达42MPa,温度高达500℃。

适用低雷诺数流体流量测量。雷诺数下限为1000，流速0.08m/s。

②分类

按应用的温度可分为高温型(80~500℃)、常温型(-30~70℃)和低温型(-40~-200℃)。按靶形状可分为圆盘形、圆锥形、球形和半球形。按转换器功能可分为应变片型、电容力感应型等。按安装方式分为管道式和插入式等。按输出方式分为脉冲输出、模拟量输出和数字通信输出等类型。

(2)焦炉煤气流量计结构

①结构

    焦炉煤气流量计由测量管、受力元件(靶板)、力感应元件、温度压力传感器、传递机构和显示机构等组成。

a.测量管。经特殊加工且符合特定技术要求的一段管段，在其上可安装测量流量的元件或装置。

b.靶板。安装在测量管，用于测量流体流量的检测元件，简称为靶。

c.力感应元件。将靶上所受的力转换为其他可检侧电信号的元件。

d.温度压力传感器。用于进行补偿的，检测流体温度和压力的传感器。

e.传递机构和显示机构，信号传递和输出显示的装置。

②检测部件结构图

  焦炉煤气流量计的检测部件由安装在测量管内的靶板和连接杆、密封膜片组成。如图所示。靶板受到流体流动的冲击力发生微小位移。该冲击力和在靶板两侧的差压产生的不平衡力一起作用在靶板。

焦炉煤气流量计测量原理

(1)测量原理

①受力分析

流体对靶的作用力由下列各分力组成。

流体对靶的冲击力和流体在流过靶板后分离，在靶两侧产生差压所形成的作用力F。

流量流过靶与管道内壁之间的环形截面时，对靶周形成的粘滞摩擦力。

  其中，前者远大于后者，因此，可只考虑F的影响。

  通常，流速低时，流体绕过靶板，在流体边缘层发生分离，不产生旋涡，对流体的主要阻力来自流体摩擦，其大小与雷诺数有关。随着流速增加，边界层开始分离，并在靶后产生旋涡，流体阻力从摩擦阻力转变为压差阻力，其大小与流速平方成正比。其阻力系数不随雷诺数增加而变化。

②计算公式

在恒定截面直管段中设置一个与流束方向相垂直的靶板，流体沿靶板周围通过时，靶板受到作用力F，其大小与流体的动能和靶板面积A成正比.可表示为:

式中，α是流量系数;γ是流体可膨胀系数;D是测量管内径，m; d是靶径，m; ρ是流体密度，kg/m3; F是靶受到的力，N ; qv是流体体积流量，m3/s。

(2)主要系数

①界限雷诺数

 与节流装置类似，当流体雷诺数大于某一雷诺数时，焦炉煤气流量计的流量系数趋于恒定，称该雷诺数为界限雷诺数。界限雷诺数与靶几何尺寸、管道内径、被测流体特性等有关。

实验表明，焦炉煤气流量计的界限雷诺数比标准节流装置的界限雷诺数要低得多。因此，焦炉煤气流量计可适用于低雷诺数流体的流量测量。

通常，管道内径越小，界限雷诺数越小。下表是电动焦炉煤气流量计部分界限雷诺数与流量系数。

②流量系数

大量实验提供的数据表明，焦炉煤气流量计流量系数的基本数据在0.62~0.66之间。影响焦炉煤气流量计流量系数的因素分析如下。

靶的几何形状。不同形状的靶对流体的流阻不同，造成流量系数不同。实验表明，球靶对流量系数的影响，半球靶次之，平板靶最小.

雷诺数。存在一个界限雷诺数，当流体雷诺数大于该值时，流量系数可基本恒定。

流通截面。焦炉煤气流量计的流通截面是圆环面积.连接靶板的杠杆直径和通过圆环的杠杆长度影响流通面积。流通截面面积的减小使流量系数增大。

靶径和靶径比。它们影响流通截面面积，也影响靶的受力。靶径大，流量系数大;靶径比(靶径与管道内径之比)大，流量系数减小。

靶板特性。与标准孔板类似，靶板入口锐度影响流量系数。因此，长期使用后流量系数会增大。此外，靶板的平直度等也影响流量系数。

直管段。焦炉煤气流量计对上游直管段长度的要求比标准孔板的低，一般在5D-1OD。

安装。靶板与管道的同心度、测量管内径与管道内径不一致等都会造成流量系数的改变。