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插入式流量计的实验方法与结果及分析 |
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| 发布时间：2024-06-04 08:36:51 点击次数： |
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选择水流量标准装置，管道直径300mm,测量段.上游长度约7000mm,下游长度5000mm,满足流量计的安装要求，并选用一种插入式超声波流量计。其测量原理为超声波束在液体中传播时，流体的流动使传播时间产生微小变化，且传播时间的变化与液体的流速成正比，从而得到液体的流速。水温29.3℃,通过查表可得取水的运动粘度v=8.2x10-7m2/s,并根据边界层效应，平均流速选取(0.242+0.013)R=38.25mm(即rx=111.75mm)。同时,为了使实验结果具有较好的对比性，单点流速法选择与其相接近的位置,流量计探头安装位置rx=110mm,即距离管道内壁40mm处。两种方法试验时，流速从0.5m/s开始，以0.5m/s为测量间隔,逐渐将流速增加至3.5m/s,测量不同流速时的标准流速与被测流速,并采用单点流速法，以被测流速为基础数据计算平均流速;然后，采用平均流速法，以被测平均流速计算被测流量。其中,平均流速法是通过在平均流速测量点直接测得流速，并采用流速与流量计算公式得到流量。将两种方法测:量计算得到的流量与标准流量进行计算,即可得到示值误差。
1 实验结果
1.1单点流速法测量数据
单点流速法测量数据与计算结果如表1所示。
由表1可知,被测平均流速均小于被测流速，且差值会随流速的增加而逐渐变大;被测流速与标准流速存在一定的差值，当流速在3.5m/s左右时，与标准流速相差可达0.053m/s,与被测平均流速差值约为0.04m/s。差值产生的主要原因是测量管道的口径、超声波探头的安装位置、雷诺数与n值的计算取舍。此外，流量的稳定性也是不可忽略的因素。
2 平均流速法测量数据
平均流速法测量数据与计算结果如表2所示。
由表2可知,通过流量计测量可得被测平均流速,可直接计算流量,过程较为简单,且不涉及雷诺数等参数,减小了附加误差。
2 实验结果分析
插入式超声波流量计适用于大口径管道的测量,实验选用的DN300mm管道,由于超声探头离管壁较近，在管壁摩擦力的作用下,会造成低流速情况下边界层较厚，影响较大,但边界层会随流速的增加而逐渐变薄,且大部分流体处于正常的紊流状态，影响较小，使流速趋于标准流速。因此，根据表1、表2的数据可知，在流速相近的情况下，当单点流速法和平均流速法在低流速时，前者误差优于后者,且二者均为负值。同时，随着流速的增加，误差值会逐渐接近,变为正值，且后者优于前者。
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