CN203443619U

CN203443619U - 一种速度式流量计

Info

Publication number: CN203443619U
Application number: CN201320540631.3U
Authority: CN
Inventors: 冯国增; 孙少哲; 周根明; 李闯; 金杰; 孙洋洋; 李响; 陆必旺
Original assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Current assignee: Jiangsu University of Science and Technology
Priority date: 2013-09-02
Filing date: 2013-09-02
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2023-09-02

Abstract

本实用新型公开了一种速度式流量计，包括测量管，节流元件、静压管和总压管，所述的节流元件是由一个中间圆柱体和分别与圆柱体左右两端外圆相切的以圆弧为母线的镜像旋转体组成，所述节流元件的左右两端外圆周上还分别均等设置有至少2块导流片，所述的静压管设置在测量管管壁上对应所述的节流元件中间圆柱体中线位置；所述总压管轴向贯穿节流元件并从节流元件的尾部引出至测量管管壁。本实用新型降低了被测流体的阻力，减小了流体的永久性压力损失，具有不易积污、不易磨损的特点。另外，由于总压通过导压管从节流元件的头部引出，从而获得管道中可能得到的最大压力，配合槽道流动中的静压，从而得到在一定流量下所能获得的最大差压。

Description

一种速度式流量计

技术领域

本实用新型属于管道流体流量的测量技术领域，涉及一种流体流量测量的仪器，尤其涉及一种新型的橄榄形速度式流量计。

背景技术

速度式流量计是以测量管道内流量的平均速度来测量流量的仪表。由于测量速度的方法很多，所以速度式流量计根据被测物理量的不同，有很多种不同的测量原理。速度式流量计主要有涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等。

专利公告号为CN2736741Y的实用新型专利，公开了一种纺锤体流量计。其包括：测量管，设置于测量管内的类纺锤体节流件，设置在测量管上，位于测量管与检测件之间的低压管，从类纺锤体的头部前缘引出的高压管，还包括用于消除流体流向涡旋的止旋片，设置在类纺锤体的前部并固定在测量管的内壁上。该专利由于纺锤体的流线型外形，使其对被测流体的阻力减小。在《纺锤体流量计的流场数值模拟》一文中作者将纺锤体流量计与孔板流量计的相对压力损失做了比较，指出当Re>1.6×10⁵后，纺锤体流量计的相对压力损失小于33%，而孔板流量计则大于62%。由此可知，虽然纺锤体流量计的相对压力损失较孔板流量计要小得多，但是纺锤体流量计的相对压力损失比例仍存在有些偏大的缺陷，需要进一步减小和改进。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述纺锤体流量计存在的缺陷，提出一种新型的橄榄形速度式流量计。

为达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种速度式流量计，包括测量管，分别连接在测量管两端的法兰，设置在测量管内的节流元件以及前后隔离设置在测量管管壁上的静压管和总压管，其特征是，所述的节流元件由一个中间圆柱体和分别与圆柱体左右两端外圆相切的以圆弧为母线的镜像旋转体组成，节流元件的左右两端外圆周上还分别均等设置有至少2块导流片；所述的静压管设置在测量管管壁上对应所述的节流元件中间圆柱体中线位置；所述总压管轴向贯穿节流元件并从节流元件的尾部引出至测量管管壁。

其中，所述圆柱体的直径为

其中D为测量管的内径，β为直径比，β是一个无量纲常数，0.35≤β≤0.85；所述圆柱体的长度为L₂=1～2.5d₁。

所述以圆弧为母线的镜像旋转体的长度为h=1.5～4d₁。

所述以圆弧为母线的镜像旋转体的顶尖部还设有直径为d₂的钝部，d₂=0～0.4d₁。

所述圆弧的圆心位于所述圆柱体端面沿径向向外延伸的平面上，圆弧的半径

R = \frac{h_{2}}{d_{1} - d_{2}} + \frac{d_{1} - d_{2}}{4} .

所述导流片为4片。

所述节流元件的总长度为L₁=2h+L₂。

本实用新型的速度式流量计较现有技术具有以下优点：

1、由于在流量计中采用了类似于橄榄形的节流元件，使其对流体的阻力减小，从而减小了流体的永久性压力损失。根据实验结果本实用新型的最大相对压力损失为14.9%，平均不到10%，而现有的纺锤体流量计的相对压力损失为33%，孔板流量计的相对压力损失大于62%。本实用新型速度式流量计的相对压力损失为纺锤体的45%，孔板的24%。

2、由于节流元件上圆柱体的设置，使得该速度式流量计中，节流元件与测量管内圆壁之间形成环形槽道流动，流体流向速度几乎不变，从而能获得稳定的静压。

3、由于总压通过导压管从节流元件的头部引出，从而获得管道中可能得到的最大压力，配合槽道流动中的静压，从而得到在一定流量下所能获得的最大差压。

4、由于导流片的设置，一方面避免了流体的自旋，保证了计量的准确性，另一方面流体在此处由管道流转换为环形通道流，速度增加而压力减小，避免流动分离产生的涡旋运动。

附图说明

图1为本实用新型的速度式流量计的结构示意图；

图2为本实用新型中的节流元件2的外形示意图；

图3为图1的A-A剖视图；

图中：1-测量管，2-节流元件，3-静压管，4-总压管，5-导流片。

具体实施方式

下面结合说明书附图进一步详细说明本实用新型的速度式流量计的技术方案。

如图1至图3所示，一种速度式流量计，包括测量管1，分别连接在测量管1两端的法兰，设置在测量管1内的节流元件2以及前后隔离设置在和测量管1管壁上的静压管3和总压管4，所述的节流元件2的左右两端外圆周上还分别均等设置有4块导流片。所述总压管4轴向贯穿节流元件2并从节流元件2尾部引出至测量管管壁上；所述静压管3的取压管口设置在对应圆柱体中间的测量管1管壁上。

如图2所示，为本实用新型中的节流元件2的外形示意图，所述的节流元件2是由一个中间圆柱体和分别与圆柱体左右两端外圆相切的以圆弧为母线的镜像旋转体组成，其中，所述的中间圆柱体的直径为

其中D为测量管的内径，β为直径比，β是一个无量纲常数，0.35≤β≤0.85；所述中间圆柱体的长度为L₂=1～2.5d₁。所述以圆弧为母线的镜像旋转体的长度为h=1.5～4d₁。所述以圆弧为母线的镜像旋转体的顶尖部还设有直径为d₂的钝部，d₂=0～0.4d₁。所述圆弧的圆心位于所述圆柱体端面沿径向向外延伸的平面上，圆弧的半径

所述节流元件2的总长度为L₁=2h+L₂。

本实用新型的工作原理如下：

流体的总压等于静压加上动压，总压管取得的总压与静压管取得的静压之差为流体的动压，动压与流体流速（或流量）存在一定的数学函数关系。

本实用新型的橄榄形速度式流量计的流量计算公式如下：

q_{v} = C \cdot ϵ \times \frac{π}{4} β^{2} D^{2} \times \sqrt{\frac{2 ΔP}{ρ}}

q_{m} = C \cdot ϵ \times \frac{π}{4} β^{2} D^{2} \times \sqrt{2 ΔPρ}

式中：ε为流体的可膨胀系数，对于不可压缩流体ε＝1；对气体、蒸气等可压缩流体ε＜1；q_v为流体的体积流量，m³/s；q_m为流体的质量流量，kg/s；D为测量管的直径，m；β为直径比，

无量纲；ΔP为差压，pa；ρ为流体的密度，kg/m³；C为流出系数，

无量纲，由实验确定。

本实用新型的橄榄形速度式流量计，由于节流元件2采用了橄榄形的外形，使其对流体的阻力很小，避免了流体流过节流元件后产生大量漩涡的现象，流体流过节流元件后流动的能量可以恢复成压力能，从而最大程度地减小了永久性压力损失。

Claims

1.一种速度式流量计，包括测量管，分别连接在测量管两端的法兰，设置在测量管内的节流元件以及前后隔离设置在测量管管壁上的静压管和总压管，其特征是，所述的节流元件由一个中间圆柱体和分别与圆柱体左右两端外圆相切的以圆弧为母线的镜像旋转体组成，节流元件的左右两端外圆周上还分别均等设置有至少2块导流片；所述的静压管设置在测量管管壁上对应所述的节流元件中间圆柱体中线位置；所述总压管轴向贯穿节流元件并从节流元件的尾部引出至测量管管壁上。

2.根据权利要求1所述的速度式流量计，其特征是，所述圆柱体的直径为其中D为测量管的内径，β为直径比，β是一个无量纲常数，0.35≤β≤0.85；所述圆柱体的长度为L₂=1～2.5d₁。

3.根据权利要求1所述的速度式流量计，其特征是，所述以圆弧为母线的镜像旋转体的长度为h=1.5～4d₁。

4.根据权利要求1所述的速度式流量计，其特征是，所述以圆弧为母线的镜像旋转体的顶尖部还设有直径为d₂的钝部，d₂=0～0.4d₁。

5.根据权利要求1、3或4所述的速度式流量计，其特征是，所述圆弧的圆心位于所述圆柱体端面沿径向向外延伸的平面上，圆弧的半径

6.根据权利要求1所述的速度式流量计，其特征是，所述导流片为4片。

7.根据权利要求1所述的速度式流量计，其特征是，所述节流元件的总长度为L₁=2h+L₂。