V錐流量計的原理及應用

V錐流量計的原理及應用
        V錐流量計是一種差壓式流量計，與其它差壓流量計一樣，都是基于密閉管道中能量相互轉化的伯努利定律。
        主要特點(diǎn)介紹
        1、性能特點(diǎn)
         V錐流量計通過(guò)懸掛在管線(xiàn)中心的一個(gè)V型錐體來(lái)節流，這樣迫使流體以管線(xiàn)的中心線(xiàn)為中心，圍繞著(zhù)錐體流過(guò)，這種幾何形狀與傳統節流組件相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，如流場(chǎng)整直器的特殊設計構造[4]。它顯著(zhù)改善了傳統差壓流量計的使用局限。
        2、設計特點(diǎn)
        雖然V錐流量計的流量測量公式與其它差壓式儀表相似，但幾何結構全然不同，這種幾何上的安排導致產(chǎn)生了許多傳統差壓流量計所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。在很長(cháng)的管道中如果其中沒(méi)有阻擋物和任何干擾，其流體被稱(chēng)為充分發(fā)展流。如果在管道的截面上取一條直徑上的線(xiàn)，在線(xiàn)上每一點(diǎn)處的流速都是不同的。貼著(zhù)管壁處的流體，因摩擦力的阻礙，速度幾乎為零，而中心處的流速zui大.. [5]。如果有一個(gè)V錐體懸掛在管道中心，它迫使中心處的流速越來(lái)越慢，管璧附近的流速逐漸加快，從而達到使流速“勻化"的效果。其它差壓式流量計的中心處是空的，不能使流速“勻化"。這是V-Cone流量計的zui大優(yōu)點(diǎn)之一，使得在低流速時(shí)仍能產(chǎn)生足夠的差壓，隨著(zhù)流速的降低，這種作用更加顯著(zhù)。而傳統的差壓儀表此時(shí)可能早已不能測量了。
        傳統差壓流量計有“信號跳躍"（signal bounce）現象。這意味著(zhù)即使流動(dòng)是穩定的，信號脈動(dòng)也依然存在。因為體在管道中流動(dòng)，會(huì )在節流的下游形成漩渦，對于差壓流量計而言，節流件下游的漩渦在錐體的下游產(chǎn)生的是高頻低幅并成對稱(chēng)分布的小漩渦，而孔板產(chǎn)生的則是低頻高幅的大漩渦。假設V型錐和孔板在某一工況下均產(chǎn)生1kPa的差壓，那么在孔板下游渦流的高幅波動(dòng)中可能會(huì )產(chǎn)生0.5kPa的干擾信號。換句話(huà)說(shuō)，此時(shí)孔板有效信號可能有50%淹沒(méi)在噪音信號中，而V型錐的下游干擾信號可能僅有O.1kPa，這表明V錐流量計的信號噪音非常低，它在低流量、低差壓的情況下，仍能保持較高的測量精度和穩定性，特別適合于低密度、低流速的氣體測量。.. 
        3、具體應用介紹
         應用范圍
         V錐流量計可測量液體、氣體和蒸汽。流體的條件可以從深低溫到超臨界狀態(tài)，工作溫度zui高達700℃，zui大壓力可到40MPa，若采用特殊材料圍繞，溫度、壓力還可更高?？蓽y量zui高雷諾數為500萬(wàn)，zui低雷諾數為8000甚至更低。產(chǎn)生的滿(mǎn)刻度差壓信號，從zui低小于0.1kPa到zui高幾十kPa。適合應用于下列場(chǎng)合.. [6]:
        （1）中小管徑氣體；
        （2）臟污介質(zhì)；
        （3）直管段不足的場(chǎng)合；
        （4）對精度要求較高的場(chǎng)合。
        應用特性
       （1）V錐流量計的自清潔功能
        流體在管道中流動(dòng)，因管壁的磨擦，流體在管壁處的流速zui慢，流體中的臟污顆粒容易沉積在管壁上。當流體接近V型錐時(shí)，管道中央流速變慢、管壁附近流速逐漸加快，zui后繞過(guò)V型錐，再加上沒(méi)有積垢死角，雜質(zhì)不會(huì )在錐體附近沉積，這一吹掃式設計決定了它在焦爐煤氣（CokeovenGas) 、細礦物油(Naphtha)、銨基水合物( Ammoniumhydrate）以及焦油（Tar）測量中，雜質(zhì)不易粘在V型錐附近。

        （2）耐磨損，長(cháng)期穩定性好
         由于V錐流量計的節流緣是鈍角，流動(dòng)時(shí)形成邊界層，使流體離開(kāi)了節流緣。邊界層效應使骯臟流體不能磨損節流緣，其β值長(cháng)期不變。因此無(wú)需重復標定，具有長(cháng)期的穩定性[7]。

        （3）相對壓損小
         由于沒(méi)有銳利的緣口，V錐流量計引起的壓力損失是恒定的，且遠比孔板的壓損小。因為V錐流量計背壓穩定，正常流量情況下2～3kPa的差壓就足夠了，而孔板則需要16kPa以上。V型錐推薦的zui大差壓為4～10kPa。

        （4）無(wú)苛刻的直管路要求
         傳統差壓儀表的特性基于理想的流動(dòng)狀態(tài)；而實(shí)際上這種狀況在真實(shí)應用中根本不存在。任何管道布置上的變化，如彎頭、閥門(mén)、縮徑、擴徑、泵等都會(huì )破壞充分發(fā)展流[8]。一般流量?jì)x表很難在擾動(dòng)的流動(dòng)中取得正確測量值，V錐流量計克服了這些缺點(diǎn)，即使在極惡劣的安裝條件下（如緊鄰錐體上游有兩個(gè)在不同平面上的彎頭）V型錐體也能使速度分布變得平坦和對稱(chēng)，從而確保了測量精度。

        （5）適合濕氣的測量
         其它類(lèi)型差壓流量計在測量氣中帶液（不超過(guò)10%）的介質(zhì)時(shí)，由于液相在負壓區產(chǎn)生大的抖動(dòng)，引起負壓波動(dòng)很大；而V錐流量計則不然，液相會(huì )沿著(zhù)V型錐的管壁流動(dòng)，不會(huì )在節流組件的下游產(chǎn)生大的抖動(dòng)，從而保證氣液兩相介質(zhì)的測量精度。