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蒸汽流量計(jì)測量原理介紹 |
在蒸汽流量計(jì)量中,最常用的流量計(jì)是差壓式流量計(jì)和渦街流量計(jì)。
差壓式流量計(jì)的理論依據(jù)是伯努利方程和流動連續(xù)性方程。當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流裝置,使部分壓力能轉(zhuǎn)換為動能,產(chǎn)生差壓信號,而這一差壓與流量的平方成正比,其數(shù)學(xué)模型為:
式中:qm為蒸汽質(zhì)量流量,T/h; C為流出系數(shù);ε為可膨脹性系數(shù);d為節(jié)流件孔徑,m; ρ為節(jié)流件蒸汽密度,kg/m3;△P為節(jié)流件上下游差壓,Pa;E為漸近速度系數(shù)。
渦街流量計(jì)的理論依據(jù)是流體振蕩原理。流體在管道中經(jīng)過渦街流量變送器時,在三角柱的旋渦發(fā)生體后上下交替,產(chǎn)生正比于流速的兩列旋渦,旋渦的釋放頻率與流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度及旋渦發(fā)生體特征寬度有關(guān),可用以下公式表示:
式中:f為旋渦的釋放頻率,Hz;k為流量系數(shù),l/L; ρ為蒸汽密度,kg/m3;ν為流過旋渦發(fā)生體的流體平均速度,m/s; d為旋渦發(fā)生體特征寬度,m;St為斯特羅哈數(shù),無量綱,當(dāng)雷諾數(shù)Re在102~105范圍內(nèi),St值約為0.2。
從式(2)和式(4)可以看出,蒸汽質(zhì)量流量與蒸汽密度直接相關(guān)。因此,必須對流量計(jì)進(jìn)行溫度(Pt100鉑電阻)或者壓力(壓力變送器)補(bǔ)償,可顯示飽和蒸汽的瞬時質(zhì)量流量、累計(jì)流量以及溫度、壓力。Pt100鉑電阻測量得到的介質(zhì)溫度信號和壓力變送器測量得到的介質(zhì)壓力信號作為密度補(bǔ)償信號,渦街流量計(jì)對蒸汽流量進(jìn)行密度修正。對飽和蒸汽,蒸汽密度ρ只與壓力P有關(guān),即ρ=ρ(p);而對于過熱蒸汽,蒸汽密度ρ與壓力P的關(guān)系和溫度T有關(guān),即ρ=ρ(p,T)。
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