您好,欢迎访问上海升隆电子科技有限公司网站!咨询热线:021-39152202 51078419

气体涡轮流量计前导流的优化设计

时间:2017-12-11 16:50 来源:http://www.shslgs.com 点击数:

本文主要对气体涡轮流量计的关键部件前导流进行了改进设计。设计上抛弃了原有的整流栅结构改为在前导流上加 导流叶片,采用流线形前导流,在保证被测流体流动稳定的同时,显著降低了流经前后的压力损失。改进后的涡轮气体流量 计使得其综合性能得到了提高,达到了预期目的。

流量计量装置的设计根据流体力学和气体动力学原理, 流体在流动过程中必须遵循流体动力学原则,即 Navier-Stokes (纳维叶-斯托克斯方程组,保持瞬变惯性 力、位变(迁移惯性力、质量(彻体力、表面压力、黏 性应力等各种力的动力学平衡。气体在由管道和流量计组成 的控制体系中流动,也必须遵循这一基本原理进行气动设计。

气体涡轮流量计的结构如图1,其机械部分主要部件包 括:整流栅、前导流、叶轮、后导流等。

001.jpg

1.前导流结构形式

前导流器对涡轮流量计精确度的影响很大。目前,应用 于各类速度型流量计的前导流型式比较多,从常用的导流体 结构看,主要采用的形状是锥形前导流、半球加直管段形前 导流两种类型,也可以设计成半椭球形前导流。其共同的缺 点是对流场中流体流动性质的破坏一一容易产生分离涡。为 了抑制分离涡的产生,可根据流体力学和气体动力学理论分 析,采用流线形前导流。

2.不同结构形式前导流实验测量

为对不同结构的前导流进行对比分析,结合150/1600 型气体流量计的设计,针对性的开展对比试验。实验采用 150/1600型气体流量计主体,即口径为150mm量程为50 1600m3/h

实验对象:

(1)锥形前导流(图3-2):叶片数6个,叶片长度与 锥形高度相同。

002.jpg

(2)半球加直管段前导流(图3):半球半径与直管段 半径相同,直管段高度与底圆半径相等,叶片数12个,叶 片长度与直管段长度相同。

003.jpg

(3)半椭球形前导流(图4):椭球短径与前两类底圆 半径相同,长径也与前两种导流长度相同,叶片数12个, 叶片长度为倒流总长度的2/3

004.jpg

(4)流线形前导流(图5):流线型前导流底圆与前三 类底圆半径相同,其母线为一对数函数,叶片数12个,叶 片长度为倒流总长度的 2/3

005.jpg

3.实验数据

在上述四种前导流结构下,涡轮流量计其余部件结构相 同,我们在不同流量状态下测量流体流经流量计后的压力损失曲线如图6。

006.jpg

由图6可也得出以下实验结论:

在小流量<150m3/h)状态下,四种结构的压力损 失都比较小。

随着流量增大,4种结构的压力损失都在迅速增加;

在大流量状态下,锥形结构压力损失最大,半球 形加直线段压力损失有较好的改进。半椭球结构和流线形结 构的压力损失量都相对小。

半椭球结构和流线形结构的压力损失相当接近, 但在大流量处流线形结构在减少压力损失方面还是有微弱 的优势。

其原因我们认为是因为椭球形、流线形外形过渡更加合 理,能优化被测流体主流速度分布,有利于降低流体流动分 离的产生,有效抑制分离涡的产生,减少流体流动能量损失。 而且由于流通截面逐步收缩,器收缩的过程也是渐进式的, 有利于避免压损。

4.结论

本文主要对气体涡轮流量计的关键部件前导流进行了 改进设计。设计上抛弃了原有的整流栅结构,改为在前导流 上加导流叶片,采用流线形前导流,在保证被测流体流动稳 定的同时,显著降低了流经前后的压力损失。改进后的涡轮 气体流量计使得其综合性能得到了提高,达到了预期目的。