探討渦輪流量計精度與直管段長度之關系

渦輪流量計是一種速度式流量儀表，由于具有結構緊湊、測量精度高、反應速度快、測量范圍廣、價格低廉和安裝方便等優點，而得到廣泛應用。對于貿易結算計量，流量計的度是至關重要的。影響渦輪流量計精度的主要外部因素是流體的流動狀態，渦輪流量計特性曲線要保持良好的線性關系，流過流量計的流體應為充分發展的流型。

1.旋轉系數與下游直管段長度之間的關系

旋轉流的旋轉強度用旋轉系數來表示，旋轉系數定義為角動量通量與軸向動量通量的比值：

式中：ω -- 周向速度；

u -- 軸向速度；

R -- 管道半徑；

A -- 流體流過的橫截面積；

ρ -- 密度。

對于圓管內的旋轉流，在r=0.95R處的旋轉角度Z大，即：

流量計信息網內容圖片    （2）

采用多項迭代的方法，可編程計算出在某個值時（X 為圓管直徑D的倍數）滿足一定精度的Sw值：

Sw=be-cX                          （3）

常數b和c與流體性質、雷諾數和流量有關，需要通過實驗確定。對于不可壓縮流體，b=0.030——0.085，c=0.10——0.50。一般來說，流量越大，旋轉流的衰減越大，由式（3）可以看出，旋轉流發生后的直管段越長，旋轉流的強度越弱，對渦輪流量計精度的影響越小。

結語

（1）旋轉數Sw與X成指數關系，即隨著下游距離X的增加，旋轉流強度以指數方式衰減。指數系數c和α值與介質的性質，雷諾數等參數有關。

（2）對于任一旋轉流源，隨著下游距離的增加，在大流量區旋轉流強度衰減速度快，而在小流量區，旋轉流強度衰減速度要慢一些，因此，對小流量的流量計管道設計中需要加長直管段，以減少旋轉流對流量計精度的影響。

（3）不論旋轉流的方向如何，流量計越靠近旋轉流源，流量計的精度δ越差，流量計精度可以按式（5）進行初步預測。