CN207317878U - 特定整流形态的流体管路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，包括，入口导流腔、前扰流腔、前整流腔和测量直管道；入口导流腔一端与过程管道相通，另一端与前扰流腔相通；前扰流腔与前整流腔相通；前整流腔与测量直管道的一端相通。其优点在于可用于各种原理的速度式流量测量；整体安装长度要求可降低至要安装流量计管路直径的3倍；不需要前后直管段即可测量流量；采用对称布置设计，可以对正、反双向流体的流动形态进行整流，不论流向的正或反，在测量区域流体流动形态都能达到理想状态。

Description

特定整流形态的流体管路

技术领域

本实用新型属于流量测量领域，具体涉及一种特定整流形态的流体管路布置，采用该种流体管路布置的速度式流量计不需要前后直管段，且可以双向计量。

背景技术

流体流动形态：在流体管道内某一特定范围内的不同位置流体质点的流速分布即为该范围内的流体流动形态。

层流：流体质点仅沿着与管轴平行的方向作直线运动，质点无径向脉动，质点之间互不混合。

湍流：流体质点除了沿管轴方向向前流动外，还有径向脉动，各质点的速度在大小和方向上都随时变化，质点互相碰撞和混合。

雷诺数(Re)：一种可用来表征流体流动形态的无量纲数。Re＝ρvd/μ，其中v、ρ、μ分别为流体的流速、密度与黏性系数，d为一特征长度。例如流体流过圆形管道，则d为管道的当量直径。利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流，也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。

流体流动形态处于哪一个状态是通过流体的雷诺数Re来进行判断的，Re≤2000时，流动为层流，此区称为层流区；

Re≥4000时，一般出现湍流，此区称为湍流区；

2000<Re<4000时，流动可能是层流，也可能是湍流，该区称为不稳定的过渡区。

理想状态下，流体在封闭圆管道内流动时，由于流体粘度、管壁摩擦力的影响，使得处于圆心的流体流速最快，靠近管壁的流体流速最慢，因此在管道横截面上的流速分布就象一个抛物面，靠近轴心处流速最快，随着离轴心越远，流速逐渐降低。

平均流速：由于流体都有黏性，流体在管中流动时，在同一截面上各点的流速是不相同的。因此为方便计算，引入一个平均流速的概念，即假设过流断面上各点的流速均匀分布。假设流体横截面的面积为A，在单位时间s内流过该横截面的流体体积为Q_v，则平均流速V＝Q_v/(A*s)。

速度式流量计：根据流体的一元流动连续方程，以测量流体在管道内截面上的平均流速作为测量依据来计算流量的流量计。对于速度式流量计来讲，只有流动形态处于理想状态的流体才能够准确测量平均流速。前后直管段：在现实的流体管道中，由于有弯头、偏心大小头、调节阀等扰流部件，会形成涡流、横向流等，导致流体流动形态不成理想状态。在经过扰流部件后，需要经过一定的直管段的流动后，流体流动形态才能恢复成理想状态。

因此，速度式流量计在流量计前需要有一定长度的直管段，在流量计后也需要一定长度的直管段以确保流量计位置的流体流动形态处于理想状态。如图1和图2所示，不带整流器的计量管路布置要求是前直管段的长度至少是测量管路内径的20倍。如图3和图4所示，即使设置整流器前直管段的长度也至少是测量管路内径的10倍。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种特定整流形态的流体管路，采用该种管路布置的速度式流量计过程入口到过程出口法兰端面到端面的距离可以不超过3倍直径，不需要前后直管段，且可以双向计量。

本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，包括，入口导流腔、前扰流腔、前整流腔和测量直管道；入口导流腔一端与过程管道相通，另一端与前扰流腔相通；前扰流腔与前整流腔相通；前整流腔与测量直管道的一端相通。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：入口导流腔为“L”型。

作为优选，入口导流腔与前扰流腔相通一端的管路垂直与前扰流腔。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：前扰流腔和/或前整流腔设置在测量直管道的圆周外侧。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：前扰流腔和前整流腔之间设置整流环。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：前扰流腔内设置节流环。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：整流环和节流环平行设置。

作为优选，整流环和节流环的开口方向向反。

作为优选，节流环与整流环的开口宽度比为1:1.2-1.5。

作为优选，节流环开口的宽度为20mm。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：前整流腔具有导流锥；导流锥设置在测量直管道的入口处。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：测量直管道与过程管道相垂直。

作为优选，测量直管道具有测量前区、测量区；测量前区与前整流腔相邻。

作为优选，测量前区的长度为测量直管道内径的3倍。

作为优选，测量直管道还具有测量后区。

作为优选，测量后区的长度为测量直管道内径的3倍。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：还包括出口导流腔、后扰流腔、后整流腔；出口导流腔一端与过程管道相通，另一端与后扰流腔相通；后扰流腔与后整流腔相通；后整流腔与测量直管道的另一端相通。

进一步，本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，还可以具有这样的特征：特定整流形态的流体管路由主体、两个测量直管和两个整流罩构成。

作为优选，主体具有测量区；测量前区、测量后区分别设置在两个测量直管内；两个测量直管固定在主体的测量区的两端。

作为优选，前扰流腔、后扰流腔设置在主体上，且处于测量区的两端。

作为优选，入口导流腔、出口导流腔设置在主体的两侧。

作为优选，前整流腔、后整流腔分别设置在两个整流罩上；两个整流罩分别固定在主体的前扰流腔、后扰流腔的两侧。

实用新型的作用与效果

本实用新型提供一种特定整流形态的流体管路，可用于各种原理的速度式流量测量；整体安装长度要求可降低至要安装流量计管路直径的3倍；不需要前后直管段即可测量流量；采用对称布置设计，可以对正、反双向流体的流动形态进行整流，不论流向的正或反，在测量区域流体流动形态都能达到理想状态。

附图说明

图1是传统的不带整流器单向计量管路布置。

图2是传统的不带整流器双向计量管路布置。

图3是传统的带整流器单向计量管路布置。

图4是传统的带整流器双向计量管路布置。

图5是本实用新型的特定整流形态的流体管路的外形图。

图6是本实用新型的特定整流形态的流体管路的半剖图。

图7是本实用新型的特定整流形态的流体管路的半剖立体图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

如图5、图6和图7所示，特定整流形态的流体管路由主体1、两个测量直管2和两个整流罩3构成。

两个测量直管2通过螺钉4固定在主体1上。两个整流罩3通过螺钉5页固定在主体1上；整流罩3和主体1之间的连接面设置密封圈6进行密封。

特定整流形态的流体管路的内部具有如下区域：入口导流腔10、前扰流腔20、前整流腔30、测量直管道40、后整流腔50、后扰流腔60和出口导流腔70。入口导流腔10一端与过程管道相通，另一端与前扰流腔20相通；前扰流腔20与前整流腔30相通；前整流腔30与测量直管道40的一端相通。测量直管道40的另一端与后整流腔50相通；后整流腔50与后扰流腔60相通；后扰流腔60与出口导流腔70一端相通，后扰流腔60的另一端与过程管道相通。

入口导流腔10设置在主体1上，为“L”型，具有水平段11和垂直段12。水平段11可以通过法兰与过程管道相同，且于过程管道处于一直线上，管径大小也与过程管道相同。垂直段12与前扰流腔20相垂直。

前扰流腔20由主体1上的空腔构成，且处于测量直管道40的圆周外侧。前整流腔30设置在整流罩3上，同样也处于测量直管道40的圆周外侧。整流环31设置在前扰流腔和前整流腔之间，由测量直管2外壁外凸外延构成。节流环32设置在前扰流腔内，由整流罩3的内壁外凸外延构成。整流环31和节流环32平行设置，其两者的开口方向相反。节流环32的开口宽度a与整流环21的开口宽度b之比为1:1.2-1.5。节流环32的开口宽度a的最佳值为20mm。

当然，整流环31和节流环32的开口方向也可以同向，但没有开口方向相反设置整流效果好。另外，节流环32可以设置在测量直管2外壁外凸外延构成；而整流环31设置在整流罩3的内壁外凸外延构成。

前整流腔30具有导流锥33，且处于在测量直管道40的端口处。导流锥33由整流罩3上的三角凸起构成。

测量直管道40与过程管道相垂直。测量直管道40具有测量前区41、测量区42和测量后区43。测量前区41、测量后区43分别由两个测量直管2构成。测量区42由主体1内的通孔构成。测量前区41、测量区42和测量后区43内径相同，都为D，共同构成测量直管道40。测量前区41的长度为测量直管道内径D的3倍；测量后区43的长度为测量直管道内径的3倍。

后整流腔50、后扰流腔60和出口导流腔70的结构分别与前整流腔30、前扰流腔20、入口导流腔10的结构相同，呈对称设置，不再重复叙述。

特定整流形态的流体管路的工作原理：

整个管路通过法兰进行过程连接，测量管路的口径小于过程连接口径。过程管道来的流体流动遵从如下路线：入口导流腔—>前扰流腔—>前整流腔—>测量前区—>测量区—>测量后区—>后整流腔—>后扰流腔—>出口导流腔。

在前扰流腔内，流体的流动形态被打散，然后在前整流腔内整流，使得其在进入测量管路时流动形态分布均匀，然后再经测量前区流入测量区域，此时测量区域内的流体流动形态就会变成理想状态。从测量区流体出来后进入测量后区，然后后经过后整流腔进入后扰流腔，然后从出口导流区进入过程管道。

测量管路的内径是根据过程管道的内径来进行选择的，一般为过程管道内径的60～80％。测量前区和测量后区的壁厚为2。

流体到达前扰流腔后，流体流态在此处被打散，形成杂乱无章的紊流，在整流环的作用下进入整流腔，然后在整流环与节流环之间的区域被整流，使得流体在节流环各位置的流速分布均匀。整流完成的流体在导流锥的导流作用下进入测量前区，在此处流体的流态发展成充分发展紊流，即成为理想状态的流体形态，然后进入测量区域，在测量区域可以使用不同原理的速度式流量测量方法进行流速测量。从测量区域出来后流体进入测量后区，然后经后整流区、后扰流区，从出口导流腔进入过程管道。

由于前、后整流区的整流，使得在确保测量管路的流体流动形态也可达到理想状态的前提下，将测量前区、测量后区的长度缩短到测量管路内径的3倍，从而减少整个管路的尺寸。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种特定整流形态的流体管路，其特征在于：

包括，入口导流腔、前扰流腔、前整流腔和测量直管道；

所述入口导流腔一端与过程管道相通，另一端与所述前扰流腔相通；

所述前扰流腔与所述前整流腔相通；

所述前整流腔与所述测量直管道的一端相通。

2.根据权利要求1所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：所述入口导流腔为“L”型；

作为优选，所述入口导流腔与所述前扰流腔相通一端的管路垂直与所述前扰流腔。

3.根据权利要求1所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：所述前扰流腔和/或所述前整流腔设置在所述测量直管道的圆周外侧。

4.根据权利要求1所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：所述前扰流腔和所述前整流腔之间设置整流环。

5.根据权利要求4所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：所述前扰流腔内设置节流环。

6.根据权利要求5所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：所述整流环和所述节流环平行设置；

作为优选，所述整流环和所述节流环的开口方向向反；

作为优选，所述节流环与所述整流环的开口宽度比为1:1.2-1.5；

作为优选，所述节流环开口的宽度为20mm。

7.根据权利要求1所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：所述前整流腔具有导流锥；所述导流锥设置在所述测量直管道的入口处。

8.根据权利要求1所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：所述测量直管道与过程管道相垂直；

作为优选，所述测量直管道具有测量前区、测量区；所述测量前区与所述前整流腔相邻；

作为优选，所述测量前区的长度为所述测量直管道内径的3倍；

作为优选，所述测量直管道还具有测量后区；

作为优选，所述测量后区的长度为所述测量直管道内径的3倍。

9.根据权利要求8所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：还包括出口导流腔、后扰流腔、后整流腔；

所述出口导流腔一端与过程管道相通，另一端与所述后扰流腔相通；

所述后扰流腔与所述后整流腔相通；

所述后整流腔与所述测量直管道的另一端相通。

10.根据权利要求9所述的特定整流形态的流体管路，其特征在于：所述特定整流形态的流体管路由主体、两个测量直管和两个整流罩构成；

作为优选，所述主体具有测量区；所述测量前区、所述测量后区分别设置在两个所述测量直管内；两个所述测量直管固定在所述主体的所述测量区的两端；

作为优选，所述前扰流腔、所述后扰流腔设置在所述主体上，且处于所述测量区的两端；

作为优选，所述入口导流腔、所述出口导流腔设置在所述主体的两侧；

作为优选，所述前整流腔、所述后整流腔分别设置在两个所述整流罩上；两个所述整流罩分别固定在所述主体的所述前扰流腔、所述后扰流腔的两侧。