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节能计量用气体流量计的产品详细介绍

时间:2018/06/14来源:未知

摘要:科学、准确、可靠的计量管理是保证企业高效率生产、减少浪费、保证最佳经济效益的重要手段之一。要做到这点, 首先就要量化能源和损耗, 要采用流量计量仪表准确计量能源的消耗。该项目所研发的孔板流量计面向节能领域, 用于对流体介质的监测, 便于生产管理。文章阐述了孔板流量计的开发过程, 首先参考国家标准对孔板结构参数进行了设计, 其次用SolidWorks对其进行了流体仿真, 并依据仿真结果选择了取压方式。

引言

目前我们节约型社会提倡节能降耗, 对重点耗能企业加强节能, 要求围绕“节能降耗”的主题把能源计量工作不断引向深入。节能计量用流量计的特点为: 需要大的量程比、价格便宜、精度不用太高。本设计的指标为:① 流量计管径25 mm;② 测量压力范围:0 ~1 MPa;③ 测量精度: ± 10% F. S. (满量程) 。

1 孔板的设计

选择使用标准孔板, 其结构如图1所示。
参考国家标准GB/T 2624-2006) , 有:
(1) 节流孔厚度e:当D=25 mm时, 取e=0.02;
(2) 孔板厚度E:取E=0.05, D=1.25 mm;
(3) 节流孔直径d以及径比 β:取径比 β = 0. 75, 则d = D × β =18. 75 mm;
图 1 标准孔板结构图
图 1 标准孔板结构图
 
(4) 孔板下游端斜角取45°。
在SolidWorks中设计出的孔板立体图及剖面图如图2 及图3 所示。
图2 孔板结构立体图
图2 孔板结构立体图
 
图3 孔板结构剖面图
图3 孔板结构剖面图
 

2 孔板两端压力仿真

孔板流量计理论流量计算公式为:
计算公式
式中, qf为工况下的体积流量, m3/ s;c为流出系数, 无量纲; β = d/D, 无量纲;d为工况下孔板内径, mm;d为工况下上游管道内径, mm;ε 为可膨胀系数, 无量纲;Δp为孔板前后的差压值, Pa; ρ1为工况下流体的密度, kg/m3。
运用SolidWorks中的Flow Simulation插件对所设计的孔板进行流体仿真。仿真介质为压缩空气, 变量为孔板上游压力和流体速度, 得出了不同情况下流体流经孔板的压力分布曲线, 从而分析出孔板两端的压力差。
当孔板上游压力分别为0. 2 MPa和0. 6 MPa时, 流体流速分别为14 m/s、12 m/s、10 m/s时的压力分布曲线如图4 和图5 所示。
标准孔板两端的压力损失可用下式近似计算:
计算公式

3 压力采集

从上节仿真结果可以得出, 在不同上游压力和不同流体流速的情况下, 孔板两端压力差分布趋势比较稳定, 压力曲线在孔板处以较快速度下降, 过了孔板后压力慢慢恢复。孔板两端最大压差不超过20 kPa, 故设计的孔板符合要求, 并以此为依据选择压力传感器。
图4 上游压力为0. 2 MPa的压力分布曲线
图4 上游压力为0. 2 MPa的压力分布曲线
 
本研究采用D-D/2 取压法。D-D/2 取压法又称径距取压法, 上游取压管中心位于距节流件前端面1D ± 0. 1D处, 下游取压管中心位于距节流件前端面D /2 ± 0. 01D ( 对于 β ≤0. 6 ) 或D /2 ± 0. 02D ( 对 β ≥ 0. 6) 。
取压孔的设计尽可能地小, 避免影响管道中流体状态。

4 结论

本研究是以SolidWorks为基础, 研究开发符合节能计量领域使用的孔板流量计。从开发的过程来看, 孔板流量计虽然现在在技术上来讲比较成熟, 但由于用于节能计量领域的流量计有独特的要求, 目前尚无人明确提出将开发的流量计用于节能计量领域。希望本研究能对节能计量用流量计的开发、生产和普及做出一定的贡献。
图 5 上游压力为 0.6 MPa 的压力分布曲线
图 5 上游压力为 0.6 MPa 的压力分布曲线

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