渦街與V錐流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的特性研究.pdf

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1、渦街與V錐流量計(jì)在蒸汽計(jì)量中的特性研究ResearchonCharacteristicsofVortexandV-coneFlowmeterintheSteamMeasurement一級(jí)學(xué)科控制科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置作者姓名許文達(dá)指導(dǎo)教師張濤教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一三年五月獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均

2、已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日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(duì)于水、電、天然氣等其它能源介質(zhì)，一直難于計(jì)量

3、。蒸汽的準(zhǔn)確計(jì)量是一個(gè)困擾計(jì)量檢測(cè)的世界性難題。目前對(duì)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(cè)介質(zhì)的不同可能會(huì)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(cè)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?jī)x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(guó)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(cè)的方法，結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)及熱力學(xué)，對(duì)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

4、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(duì)蒸汽流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，將會(huì)對(duì)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(cè)量的儀表系數(shù)修正補(bǔ)償方法，并利用CFD仿真軟件對(duì)渦街和V錐流量計(jì)在不同介質(zhì)條件下的流場(chǎng)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(duì)渦街流量計(jì)開展了空氣、水、蒸汽三種不同介質(zhì)的比對(duì)測(cè)試實(shí)驗(yàn)研究，得到了不同介質(zhì)對(duì)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

5、，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(duì)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(duì)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(duì)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(chǎng)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(duì)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。I研制了冷凝稱重法蒸汽流量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，對(duì)穩(wěn)壓容器、冷凝器進(jìn)行分析計(jì)算

6、，并采用CFD仿真軟件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)裝置的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和分析。關(guān)鍵詞：蒸汽計(jì)量，蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，渦街流量計(jì)，V錐流量計(jì)，可膨脹性系數(shù)，計(jì)算流體力學(xué)仿真IIABSTRACTVapourisanimportantcleansecondaryenergy,whichownthelargerproportioninenergyconsumption.Butcomparedwithwater,electricity,gasandotherenergymedium,vapourisdifficulttomeasureduetoitsuniqueandcomplex

7、physicalproperties.Accuratemeasurementofthesteamhasbeenadifficultmeasuringproblemintheworld.Themeasurementwidelyusesairorwaterinsteadofsteammediumfortraceability.Althoughthismethodhasobtainedgoodresults,butdon’treflecttherealconditionofsteamflowmeter,becausedifferentmediumwillc