本文關(guān)鍵詞：渦街與V錐流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的特性研究

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【摘要】：水蒸汽是一種重要的二次清潔能源，在能源消耗上占居較大的比例，，但由于其獨(dú)特、復(fù)雜的物理特性，相對于水、電、天然氣等其它能源介質(zhì)，一直難于計(jì)量。蒸汽的準(zhǔn)確計(jì)量是一個(gè)困擾計(jì)量檢測的世界性難題。目前對于蒸汽流量計(jì)普遍采用空氣或水代替蒸汽介質(zhì)進(jìn)行量值溯源，雖然取得了不錯(cuò)的效果，但此種方式無法真實(shí)反映蒸汽流量計(jì)的真實(shí)工況，檢測介質(zhì)的不同可能會引起計(jì)量偏差。蒸汽流量計(jì)計(jì)量溯源手段的不完善，以及缺乏在蒸汽實(shí)流檢測下的實(shí)驗(yàn)研究，導(dǎo)致了蒸汽流量計(jì)量精度低，制約了蒸汽計(jì)量管理和儀表的發(fā)展。 為深入分析蒸汽流量儀表在蒸汽介質(zhì)下的計(jì)量特性，本課題研制了一套冷凝稱重法蒸汽流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，該裝置完善了我國蒸汽流量量值溯源傳遞體系。在此基礎(chǔ)上采用蒸汽實(shí)流檢測的方法，結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)及熱力學(xué)，對渦街流量計(jì)和V錐流量計(jì)的計(jì)量特性進(jìn)行了深入研究和實(shí)驗(yàn)分析，得到了不同介質(zhì)下渦街流量計(jì)和V錐流量計(jì)計(jì)量特性的差異；分析了產(chǎn)生該差異的機(jī)理；發(fā)現(xiàn)以水或空氣為檢定介質(zhì)對蒸汽流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，將會對計(jì)量結(jié)果產(chǎn)生一定的誤差。因此，本文提出了采用水或空氣替代蒸汽測量的儀表系數(shù)修正補(bǔ)償方法，并利用CFD仿真軟件對渦街和V錐流量計(jì)在不同介質(zhì)條件下的流場進(jìn)行了仿真分析。 主要完成如下工作： 利用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置對渦街流量計(jì)開展了空氣、水、蒸汽三種不同介質(zhì)的比對測試實(shí)驗(yàn)研究，得到了不同介質(zhì)對渦街流量計(jì)的計(jì)量性能的影響差異，基于流體力學(xué)及卡門渦街的基本原理，建立了渦街流量計(jì)在蒸汽介質(zhì)條件下的計(jì)量模型，并提出了不同介質(zhì)條件下儀表系數(shù)的修正方法，從而為實(shí)驗(yàn)研究構(gòu)建了理論依據(jù)。利用CFD仿真軟件對渦街流量計(jì)在不同的介質(zhì)下進(jìn)行了仿真分析驗(yàn)證。 鑒于V錐流量計(jì)缺乏蒸汽介質(zhì)條件下的實(shí)驗(yàn)和理論分析，本文在水、負(fù)壓空氣、正壓空氣、蒸汽裝置上分別對不同口徑、不同β值的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，在不同工況條件下開展了可膨脹系數(shù)實(shí)驗(yàn)研究，得到了V錐流量計(jì)在空氣和蒸汽介質(zhì)中可膨脹系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式數(shù)學(xué)模型。利用CFD仿真軟件對V錐流量計(jì)的可膨脹系數(shù)進(jìn)行了仿真分析研究，從仿真流場解釋分析了不同介質(zhì)的差異的機(jī)理，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)現(xiàn)了對V錐流量計(jì)空氣和蒸汽介質(zhì)中的可膨脹系數(shù)仿真預(yù)估。 研制了冷凝稱重法蒸汽流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，對穩(wěn)壓容器、冷凝器進(jìn)行分析計(jì)算，并采用CFD仿真軟件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，對裝置的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK313

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本文編號：1143631