1.聲路角誤差修正
由于直接測(cè)量超聲波流量計(jì)角度較為困難，且其測(cè)量?jī)x器精度不能達(dá)到要求,因此考慮在測(cè)量方式上進(jìn)行優(yōu)化,提出一種依據(jù)長(zhǎng)度安裝要求達(dá)到控制聲路角的方法。
圖4所示為流量相對(duì)誤差與聲路角的關(guān)系。由圖4可知,在聲路角測(cè)量誤差較小時(shí),流量測(cè)量相對(duì)誤差隨聲路角(安裝角)大小的變化不明顯，如圖中紅線(σθ=0.1%)所示。反之,若聲路角測(cè)量誤差較大,則流量相對(duì)誤差隨聲路角的變化呈拋物線變化，如圖中綠線(σθ=1°)所示，且存在一個(gè)最小值。聲路角不變時(shí)，流量相對(duì)誤差會(huì)隨著絕對(duì)誤差的增大而增大。
令შσ/შθ=0,有θ=45°時(shí),流量的相對(duì)誤差σ0Q取最小。
2.K值的修正
K系數(shù)與流體型態(tài)有關(guān)且隨雷諾數(shù)變化而變化,研究不同型態(tài)下的K系數(shù)隨雷諾數(shù)變化規(guī)律有利于流量補(bǔ)償計(jì)算和提高測(cè)量精度。
由式(24)可知,層流時(shí)的修正系數(shù)K=4/3,但對(duì)大管徑來說,場(chǎng)內(nèi)流態(tài)一般是紊流情況。因此,本文重點(diǎn)分析紊流時(shí)的超聲波流量計(jì)系數(shù)K的修正。
紊流時(shí)修正系數(shù)與雷諾數(shù)有關(guān),經(jīng)驗(yàn)公式為:
K=1.119-0.011xlgRe(25)
依據(jù)式(25)可知.流量系數(shù)與雷諾數(shù)呈線性關(guān)系，雷諾數(shù)變化直接影響流量系數(shù)的取值。本文考慮根據(jù)雷諾數(shù)相關(guān)的變量來對(duì)K值進(jìn)行修正。雷諾數(shù)計(jì)算公式為:
式中:V為平均流速;D為管道內(nèi)經(jīng);Ƴ為流體運(yùn)動(dòng)粘度。
由式(26)可知，雷諾數(shù)大小與3個(gè)變量有關(guān)。當(dāng)管徑一定時(shí)，雷諾數(shù)會(huì)隨著平均流速和流體粘度變化而變化。水的粘度隨溫度的變化而變化,溫度變化會(huì)影響到雷諾數(shù),進(jìn)而影響流量修正系數(shù)K的值。因此找出粘度隨溫度的變化關(guān)系對(duì)K的準(zhǔn)確性有著一定的影響。
流體粘度受流體溫度的影響具有非線性特點(diǎn),通過擬合溫度與運(yùn)動(dòng)粘度值，得到不同溫度下水的運(yùn)動(dòng)粘度的曲線,如圖5所示。
多項(xiàng)式擬合表達(dá)式為:
隨著溫度的升高，水的粘度非線性特征愈發(fā)明顯。在0~50℃范圍內(nèi)水的粘度值差值可達(dá)到1.2x10-6m2/s，對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)誤差為66.67%,不容忽視。
將得到的擬合曲線依次代入式(19)、(20)得:
由圖6可以看出,同一管徑條件下，超聲波流量計(jì)系數(shù)隨平均流速和溫度的增加都呈非線性減小趨勢(shì)。其他條件一定時(shí),隨著管徑D的增大流量系數(shù)K值會(huì)減小。
此修正方法將溫度和流速變化與K值聯(lián)系起來,兩者任一值發(fā)生變化都能找到相對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)值,為準(zhǔn).確測(cè)得流量提供了一定的理論基礎(chǔ)。 |
