淺談彎管流量計的應(yīng)用范圍和工作原理

彎管流量計以其突出的節(jié)能效果、高穩(wěn)定性、高準(zhǔn)確性、高適應(yīng)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個省，并且已進(jìn)入到國外市場，總計用量已達(dá)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(dāng)流體通過彎管時,由于受彎管的約束流體被迫作類似的圓周運動,流體在作圓周運動時產(chǎn)生的離心力作用于彎管的內(nèi)外兩側(cè),使彎管傳感器內(nèi)外兩側(cè)之間產(chǎn)生一個壓力差，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)，與流體作圓周運動的曲率半徑有關(guān)。他們之間遵循作圓周運動物體都必須遵循的牛頓運動定律的有關(guān)規(guī)律。

彎管流量計的研制成功，具有堅實的理論研究基礎(chǔ)和實驗研究基礎(chǔ)。在理論研究方面主要是通過直接求解流體流過彎管的微分方程數(shù)值解的方法，全面揭示流體流經(jīng)彎管的流動規(guī)律。在實驗研究方面既有實驗室的大量實驗研究，又有在國家流量檢定站（開封水大流量、煙臺蒸汽、華陽天然氣）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驗研究表明：由于彎管的導(dǎo)流作用，流經(jīng)彎管的流體呈現(xiàn)了非常復(fù)雜的流動狀態(tài)。通過求取納維——斯托克斯微分方程（N—S方程）數(shù)值解，可以動畫顯示出這種流動狀態(tài)主要包括沿主管道方向的主流動、垂直于主流動的雙螺旋二次流動及出口漩渦等主體內(nèi)容，具有很強的規(guī)律性。根據(jù)對真實粘性流體通過彎管內(nèi)、外側(cè)壓力差成正比例關(guān)系，具有很好的相關(guān)性。根據(jù)量綱分析原理，流過彎管的平均流速與彎管內(nèi)、外側(cè)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一個管道，當(dāng)其流經(jīng)轉(zhuǎn)彎時，該流體將做相應(yīng)的圓周旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)流體強制旋流理論，流體在管道內(nèi)作圓周運動與固體在空間狀態(tài)下作圓周運動類似，因此流體必然會產(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，流過彎管傳感器的流體密度又可通過對流體的溫度、壓力等參數(shù)的測定利用主機(jī)的計算機(jī)準(zhǔn)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(shù)。只要測出離心力的大小，就可測出流體在管道內(nèi)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給出了流過彎管流體的平均流速和差壓值的函數(shù)表達(dá)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(shù)，a=f（彎管彎徑比、雷諾數(shù)、介質(zhì)動力粘度、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(nèi)、外側(cè)壓力差；

ρ----流體的密度；

β----指數(shù)；

計算出平均流速V,就可得出計算流量的函數(shù)表達(dá)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、 公稱直徑：25mm≤DN≤2000mm

2、 公稱壓力：PN≤10MPa

3、 介質(zhì)溫度：t≤450℃(t>450℃訂貨時通知)

4、 雷諾數(shù)范圍：ReD>104

5、 精度等級：1級，1.5級

6、 R/D≥1.25