槽道流量计的理论与应用
加入技术交流群
在能源日益紧张的今天，对流量计的另一个要求是减小流量计本身产生的能量损失。在有些情况下，过高的压力损失还会使设备无法工作。电磁流量计、超声波流量计在管道中没有节流装置，理论上没有任何损失。然而，在实践中为了减小流量计上下游直管段，在管道中安置了流动调节器，目的是使管内流动尽快达到标准管流，以保证准确的测量。槽道流量计正是在这样的背景下产生的。
一、槽道流量计的原理和特点
在流量测量领域，随着现代电子技术的迅猛发展，二次仪表技术已经达到了很高的水平。然而，对管道流动流体力学特性的研究和应用并未引起人们的充分注意，仍然停留在比较初级的水平，越来越成为流量测量技术进步的瓶颈。对于任何流量计来说，获得准确的流量的基础是在流量计的上游获得标准的管流，而这一点在实际使用中难以做到，从而无法获得准确的计量。
南京航空航天大学明晓教授从流体力学的源头出发，以流动控制的观点来解决问题。他提出了一种有着优秀流体力学特性的节流装置。该节流装置将管流迅速调整为环形槽道流动，以获得十分稳定的差压，该节流装置的流量计被命名为槽道流量计。他们对槽道流量计进行了大量的理论分析、数值模拟和实验研究，理论上证实了该流量计是迄今为止综合性能最优的差压式流量计。目前，槽道流量计已获得国家专利。
1.工作原理
如图1所示，槽道流量计的节流件——纺锤体，沿测量管中心轴线安装。其几何形状根据流体力学原理精心设计，并采用基因算法进行优化，呈完美的流线型，理论上能完全避免流动分离和漩涡的产生，对流体的阻力达到最小。纺锤体中部适当位置有一等直径段，与测量管的内壁之间形成均匀的环形通道。槽道流量计的高压取自纺锤体头部对应的测量管壁处，低压取自环形槽道的中后部。
图2 槽道流量计测量原理和测量过程
2.槽道流量计的性能特点
(1)测量准确度高，重复性好
槽道流量计将各种实际流动迅速调整为标准的槽道流动，取压点压力非常稳定；节流装置内整个流场没有分离发生，不会产生附加的压力波动。以水为介质时，测量准确度可优于0.2%，重复性优于0.1%，各检定点的示值误差如表1所示。
表1 各检定点的示值误差 
节流件纺锤体的强大整流作用，使得槽道流量计摆脱了前后直管段的限制，适用范围大为拓宽，安装成本大为降低。
槽道流量计测量过程中，被测流体在接近纺锤体头部的时候，其速度分布即开始受到调整；随着流体流过纺锤体头部，其速度分布受调整的力度不断加大；当流体进入环形槽道以后，其速度分布开始被“标准化”；在环形槽道的中后部，即可形成环形槽道流动，如图3所示。
电磁流量计相关文章:电磁流量计原理
差压式流量计相关文章:差压式流量计原理
热式质量流量计相关文章:热式质量流量计原理 流量计相关文章:流量计原理
评论