彎管流量計的工作原理

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。家定型鑒定(開封•水)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)的測定利用主機的計算機準(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