涡街与V锥流量计在蒸汽计量中的特性研究

发布时间：2017-11-05 09:28

  本文关键词：涡街与V锥流量计在蒸汽计量中的特性研究

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【摘要】：水蒸汽是一种重要的二次清洁能源，在能源消耗上占居较大的比例，，但由于其独特、复杂的物理特性，相对于水、电、天然气等其它能源介质，一直难于计量。蒸汽的准确计量是一个困扰计量检测的世界性难题。目前对于蒸汽流量计普遍采用空气或水代替蒸汽介质进行量值溯源，虽然取得了不错的效果，但此种方式无法真实反映蒸汽流量计的真实工况，检测介质的不同可能会引起计量偏差。蒸汽流量计计量溯源手段的不完善，以及缺乏在蒸汽实流检测下的实验研究，导致了蒸汽流量计量精度低，制约了蒸汽计量管理和仪表的发展。 为深入分析蒸汽流量仪表在蒸汽介质下的计量特性，本课题研制了一套冷凝称重法蒸汽流量计量标准装置，该装置完善了我国蒸汽流量量值溯源传递体系。在此基础上采用蒸汽实流检测的方法，结合计算流体力学及热力学，对涡街流量计和V锥流量计的计量特性进行了深入研究和实验分析，得到了不同介质下涡街流量计和V锥流量计计量特性的差异；分析了产生该差异的机理；发现以水或空气为检定介质对蒸汽流量计进行标定，将会对计量结果产生一定的误差。因此，本文提出了采用水或空气替代蒸汽测量的仪表系数修正补偿方法，并利用CFD仿真软件对涡街和V锥流量计在不同介质条件下的流场进行了仿真分析。 主要完成如下工作： 利用计量标准装置对涡街流量计开展了空气、水、蒸汽三种不同介质的比对测试实验研究，得到了不同介质对涡街流量计的计量性能的影响差异，基于流体力学及卡门涡街的基本原理，建立了涡街流量计在蒸汽介质条件下的计量模型，并提出了不同介质条件下仪表系数的修正方法，从而为实验研究构建了理论依据。利用CFD仿真软件对涡街流量计在不同的介质下进行了仿真分析验证。 鉴于V锥流量计缺乏蒸汽介质条件下的实验和理论分析，本文在水、负压空气、正压空气、蒸汽装置上分别对不同口径、不同β值的实验样机，在不同工况条件下开展了可膨胀系数实验研究，得到了V锥流量计在空气和蒸汽介质中可膨胀系数的经验公式数学模型。利用CFD仿真软件对V锥流量计的可膨胀系数进行了仿真分析研究，从仿真流场解释分析了不同介质的差异的机理，验证了实验结论。实现了对V锥流量计空气和蒸汽介质中的可膨胀系数仿真预估。 研制了冷凝称重法蒸汽流量计量标准装置，对稳压容器、冷凝器进行分析计算，并采用CFD仿真软件进行了优化设计，对装置的技术指标进行了实验验证和分析。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK313

【参考文献】

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本文编号：1143631