特定安装条件下孔板流量传感器流出系数的研究

发布时间：2020-06-09 16:51

【摘要】：随着我国北方城市供热规模的扩大,热源出口流量不断增大,大口径管道热量贸易结算问题越来越突出。热量表是由流量传感器、配对温度传感器和热量积分计算显示器三部分构成,流量计量多选用孔板流量传感器。目前大型热源出口处热水输送管线的管径动辄在DN1000以上,而国内标准GB2624规范中规定的孔板流量传感器管径应用范围为DN50~DN1000,只有在此范围内才能保证其测量特性,国际标准ISO5167亦如此规定。由于对DN1000以上的大口径孔板流量传感器进行现场标定几乎不可能实现,故本文采用数值模拟方法对安装焊缝和前置弯头的特定安装条件下孔板流量传感器及其测量管段流场变化进行仿真,分析流出系数C值的变化,为大口径孔板流量传感器更好地用于能源计量提供一定的参考。利用Fluent软件对无斜角孔板流量传感器设计工况(常用流量)进行标模,验证所建模型的可靠性。采用上述物理模型对设计工况下的(5160t/h,8029t/h)之间多组流量进行模拟,不同流量工况下的流出系数C值与常用流量(设计工况)的流出系数C_0值偏差在(0.28%,-0.29%)之间变化,常用流量(设计工况)对应的流出系数C_0值对孔板流量传感器的整个量程范围都是适用的。大口径有斜角孔板的压差值小于无斜角的孔板的压差,压差减小了0.4%。当孔板前端焊缝位于前端取压口上游时,焊缝距离孔板1300mm,与设计工况的流出系数C_0值偏差0.40%,对流量测量造成的影响相对较小;当孔板前端焊缝位于前端取压口下游时,焊缝分别距离孔板100mm、700mm和1000mm,流出系数C值与设计工况的偏差分别为1.16%、0.64%和0.60%;当前端焊缝位于前端旋涡区,焊缝距离孔板400mm,流动发生壁面分离区,与设计工况的流出系数C_0值偏差为3.73%,流出系数C值明显增大。孔板前端焊缝距孔板前端的长度从100mm到1300mm时,流出系数与偏差都呈现先增大后减小的趋势。单弯头和平面双弯头位于孔板上游时,按照GB2624和ISO5167规定小口径所需的弯头后直管段长度设置直管段长度,此时流出系数C值与设计工况的流出系数C_0值偏差为0.96%和2.96%,造成流量测量偏小,与GB2624及ISO5167中的0.5%的不确定度不相符,验证了GB2624和ISO5167规定小口径所需的弯头后直管段长度不能满足大口径的应用。单弯头后的直管段长度从15D变化到22.5D,偏差从1.67%变化到0.79%,平面双弯头后的直管段长度从16D变化到22D,偏差3.48%变化到2.96%,平面双弯头的对下游流场扰动更为剧烈。
【图文】：

测量段,孔板,焊缝

图 1-1 孔板测量段出现焊缝及弯头图 1-2 孔板测量段出现弯头及变径本课题就在这样的背景下，对管内流动为高温流体的大口径孔板流量传感器进行流场模拟和分析，并与设计工况对比，从而对实际运行条件下流量计数据的有效性进行评价。

孔板流量,测量段,孔板,高温流体

图 1-1 孔板测量段出现焊缝及弯头图 1-2 孔板测量段出现弯头及变径本课题就在这样的背景下，对管内流动为高温流体的大口径孔板流量传感器进行流场模拟和分析，并与设计工况对比，，从而对实际运行条件下流量计数据的有效性进行评价。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH814

【参考文献】