信息摘要:
隨著科學技術的發展,為金屬管浮子流量計的發展提供有力的(de)支援,使(shǐ)得金屬管浮子(zǐ)流量計在電遠傳、現場指示、測量精度、量程範圍等方麵都取得很大(dà)進步(bù)…
隨著科(kē)學技術的發展,為金屬管浮子(zǐ)流量計的發展提供有力的支援,使得金屬管浮子流量計在電遠傳、現場指示、測量精度、量程範圍等方麵都取得很(hěn)大進步。浮子位置的(de)測量方法也由單(dān)純的機械式發展(zhǎn)到機械式、電子式(shì)等多種測量方法。機械式在原來(lái)的基礎上加入(rù)了轉角變送器,輸出的是差壓信號,提高了測量精度。電子式(shì)的金屬管浮子流量計則是通(tōng)過微處理(lǐ)器(qì)進行信號采集、轉換和輸出顯示。隨著加(jiā)工工藝的發展與(yǔ)新型(xíng)材(cái)料的研發,金(jīn)屬管(guǎn)浮子流量計的非常大可耐壓(yā)到達(dá) 100MPa,非常高耐溫 300℃,金屬管浮子流量計的具有(yǒu)了更廣闊的前景,更龐大的市場。
目前,生產金屬(shǔ)管浮子流量計的國外廠家主要有美國的 King 儀表公司、英國的 Platon 儀表公司、德國的 Krohne 公司、日本(běn)的東京計裝公司以及俄羅斯的廠家等。Krohne 公(gōng)司生(shēng)產(chǎn)的浮子流量(liàng)計是在單純機械(xiè)式的基礎(chǔ)上是裝有轉角變送器,輸出差壓信號(hào),是新型金(jīn)屬管浮(fú)子流量計。英國 Platon 儀表公司的 C2076金屬管浮子流量計采用了固(gù)態傳感器,是可實現信號(hào)的(de)電遠(yuǎn)傳和(hé)流量累計的電子(zǐ)式金屬管浮(fú)子流量計。
相比國外(wài),我(wǒ)國國內的金屬管浮子流量計起(qǐ)步較晚,但發展較為迅速。20 世紀中期,我(wǒ)國上海某廠產出帶輸出信號的金屬管浮子流(liú)量計[6-9]。70 年代,我國製定浮子流量計的行業規範,以使浮子流量(liàng)計生產規範化。在國內學者和技術人員的努(nǔ)力下,金屬管浮子流量計有(yǒu)了較為成熟的、以機械式為(wéi)主的產品。但與國外產品相比,國內的金屬管(guǎn)浮子流量計仍然生產水平仍然(rán)較低,在行業標(biāo)準、技術研(yán)發、製造工藝、加工效率等方麵,落(luò)後於國外先進產品。
基於 CFD 方法的浮子流量計內部流場計算
目前,為了降(jiàng)低能耗,提高效益,工業界對流量傳(chuán)感器(qì)的(de)測量範圍和精度等級的(de)要求日益提高。然而,傳統的產品優化上主要是依靠設計者(zhě)的經驗以及實流實驗進行驗證分析,該方法成本高、周期長。因而,在浮子流量傳感器設計中,引入了計算(suàn)流體動力學(computational fluid dynamics, CFD)。利用 CFD 方法對浮子流量傳感器(qì)內部流場進行,數值模擬(nǐ),不僅能通過實驗和仿(fǎng)真結果進行(háng)分析評價浮子(zǐ)結構設計,而且還可以(yǐ)分析得到的微觀流場的速度分布、流動分離以及壓力分布等多方麵的數據,成本低、周期短、提供信息詳實[10-14]。
德國學者 和 Durst.F首次將 CFD方法引入浮子流量傳(chuán)感器(qì)研究之(zhī)中,證明了 CFD 計算與 LDA 實驗測試結果具有很好的一致性,同時分(fèn)析了數值計算和實驗數(shù)據之間(jiān)有差(chà)異(yì)的原因。經過他們的研究實驗證明,計算流體力學方(fāng)法可(kě)以用於分析(xī)浮子流量傳感器的內部微觀流場(chǎng)以及受力,在此基礎上,越來(lái)越多的(de)科學家將 CFD 方法作為進行(háng)科學研究(jiū)的(de)重要手段。
徐英采用計算流體力學(CFD)方法,使用標準(zhǔn) K-ε模型為計算模型,對浮子(zǐ)流量計的仿真模型進行(háng)了深入、細致的分析,利用“浮(fú)子受力平衡度誤差分析法”控(kòng)製計算精(jīng)度,詳(xiáng)細、科學的研究了浮子流量計的內(nèi)部受力及流量值等微觀信息。
葉佳敏[20,21]等對水平式以及豎(shù)直(zhí)式(shì)安裝金屬管浮子流量計三(sān)維流場進行了(le)仿真研究,並通過(guò)將(jiāng)仿真結果與物理(lǐ)實驗結果比對,驗證和修改初樣設計。
蘇鋒[22]對(duì)測量低粘度流體介質金(jīn)屬管浮子流(liú)量計進行了仿真研究,分析了(le)浮(fú)子受(shòu)力,並且計算得到浮子受(shòu)力平衡(héng)下的流量,通過將仿(fǎng)真數值與(yǔ)物理實驗比對,證(zhèng)明該仿真模型滿(mǎn)足金屬管浮子流量計設計的(de)需要。
利俊[23]等設(shè)計了(le)安放在流量計內部的(de)列狀整流器,比較分析了安裝不同整流器(qì)的內部流場變化和仿真結果,同時評估了整流(liú)器的整流(liú)效(xiào)果。
樸立華[24,25]利(lì)用(yòng) CFD 方法實現大口徑錐管浮子流量(liàng)傳感的結構設計與優化,並在(zài)利用實驗與仿真結合的情況下(xià),提出了雙錐型孔板浮子流量傳感器設計,大大提高(gāo)了孔板浮子流量傳感器的線性度(dù),改善壓損情況。
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