淺談彎管流量計的應用范圍和工作原理

彎管流量計以其突出的節能效果、高穩定性、高準確性、高適應性，在熱力、熱電、冶金、石化行業(yè)的蒸汽、煤氣、天然氣、冷熱水、油、空氣、乙炔、硫化氫、二氧化碳兩相流等介質(zhì)測量中迅速推廣，2012年產(chǎn)品覆蓋全國28個(gè)省，并且已進(jìn)入到國外市場(chǎng)，總計用量已達20000多臺套。

彎管流量計同屬于差壓式流量計的范疇，彎管傳感器是利用流體的慣性原理產(chǎn)生差壓的。當流體通過(guò)彎管時(shí),由于受彎管的約束流體被迫作類(lèi)似的圓周運動(dòng),流體在作圓周運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的離心力作用于彎管的內外兩側,使彎管傳感器內外兩側之間產(chǎn)生一個(gè)壓力差，該壓力差(也就是壓差值)的大小與流體的密度有關(guān)，與流體的平均流速有關(guān)，與流體作圓周運動(dòng)的曲率半徑有關(guān)。他們之間遵循作圓周運動(dòng)物體都必須遵循的牛頓運動(dòng)定律的有關(guān)規律。

彎管流量計的研制成功，具有堅實(shí)的理論研究基礎和實(shí)驗研究基礎。在理論研究方面主要是通過(guò)直接求解流體流過(guò)彎管的微分方程數值解的方法，全面揭示流體流經(jīng)彎管的流動(dòng)規律。在實(shí)驗研究方面既有實(shí)驗室的大量實(shí)驗研究，又有在國家流量檢定站（開(kāi)封水大流量、煙臺蒸汽、華陽(yáng)天然氣）對不同介質(zhì)的流量測量的驗證。

彎管流量計理論研究和大量的實(shí)驗研究表明：由于彎管的導流作用，流經(jīng)彎管的流體呈現了非常復雜的流動(dòng)狀態(tài)。通過(guò)求取納維——斯托克斯微分方程（N—S方程）數值解，可以動(dòng)畫(huà)顯示出這種流動(dòng)狀態(tài)主要包括沿主管道方向的主流動(dòng)、垂直于主流動(dòng)的雙螺旋二次流動(dòng)及出口漩渦等主體內容，具有很強的規律性。根據對真實(shí)粘性流體通過(guò)彎管內、外側壓力差成正比例關(guān)系，具有很好的相關(guān)性。根據量綱分析原理，流過(guò)彎管的平均流速與彎管內、外側的壓力差可由下式給出：流體在某一溫度某一壓力的條件下流過(guò)一個(gè)管道，當其流經(jīng)轉彎時(shí)，該流體將做相應的圓周旋轉運動(dòng)。根據流體強制旋流理論，流體在管道內作圓周運動(dòng)與固體在空間狀態(tài)下作圓周運動(dòng)類(lèi)似，因此流體必然會(huì )產(chǎn)生慣性離心力，該離心力的大小與流體的流速、流體的密度以及作圓周運動(dòng)的曲率半徑（也就是彎管傳感器的曲率半徑）等因素有關(guān)。

由于彎管流量計彎管傳感器曲率半徑是已知的，流過(guò)彎管傳感器的流體密度又可通過(guò)對流體的溫度、壓力等參數的測定利用主機的計算機準確地求得，因此在彎管傳感器上產(chǎn)生的離心力的大小就只是流體流速的函數。只要測出離心力的大小，就可測出流體在管道內的流速，將流速乘以管道的截面積和流體的密度，流體的流量即可計算確定。其計算關(guān)系如下：

式①給出了流過(guò)彎管流體的平均流速和差壓值的函數表達式：

V=a[（P1-P2）/ρ]β--------①

其中：V--－流體的平均流速；

a--－綜合流量系數，a=f（彎管彎徑比、雷諾數、介質(zhì)動(dòng)力粘度、管道粗糙度等），其中尤以彎徑比的影響zui為重要:

P1-P2-----彎管內、外側壓力差；

ρ----流體的密度；

β----指數；

計算出平均流速V,就可得出計算流量的函數表達式:

Q=S*V*ρ-----------②

式中：

S----彎管橫截面積；

V--－流體的平均流速； 適用范圍

1、 公稱(chēng)直徑：25mm≤DN≤2000mm

2、 公稱(chēng)壓力：PN≤10MPa

3、 介質(zhì)溫度：t≤450℃(t>450℃訂貨時(shí)通知)

4、 雷諾數范圍：ReD>104

5、 精度等級：1級，1.5級

6、 R/D≥1.25