空间弯头下游整流器实验研究

　　孔板流量计测量流量时,大多设置在弯头,分叉,合流,闸门,收缩及扩大等各种管道部件的下游,一般要求孔板其上游1D处已达到充分发展的紊流状态,该孔板才能引用标准流量系数.然而,要使流动进入充分发展的紊流区域,就要设置较长的直管段.但是随着各种机械设备的大型化,要保证节流式流量计上游侧必要的直管段长度有时是有困难的.为了使工业设备安装的合理化,直管段太长在某些场合是不允许的.因而,采用整流器协同适当的直管段长度,取得管流中充分发展的紊流速度分布.本实验进行了空间弯头下游的孔板流量的测定及分析被测孔板流量计流量系数与雷诺数等的关系曲线,且对有(或无)整流器进行实验比较.

　　1　实验原理及实验装置

　　(1)流动原理:流体在管道中流动时,在管壁上将伴随有附面层的产生,且将随着流动距离的延长而不断增厚.当某截面管道有足够长(如30D以上),总可能在管道中有一点(如图1中A点),在这点上附面层将充满整个管道.在A点之后,流速分布不再与管道进口的距离有关,它不仅旋转对称,而且呈现稳定确定的形式,不再发生变化.这种流动形式称为充分发展的紊流.流体流经弯头后的流速分布情况更复杂(如图2),从图2可见它到20D处流动状态尚未达到充分发展的紊流状态.据流量测量标准,应达到60D-80D.利用整流器能在较短的直管段内使附面层充满管道,把不均匀流体流动整流成充分发展的紊流流动,以满足流量测量的需要.

　　通过测量空间90°度弯头下游有(或无)整流器装置时,记录孔板流量计的差压值ΔP和基准孔板流量计的差压值ΔP0值,算出并进行分析比较.本实验研究中的计算公式如下式:

　　式中:α被测孔板流量系数,α0标准孔板流量系数,Ad孔板开孔面积,qm流量,ρ1水的密度,ΔP被测孔板差压,ΔP0标准孔板差压.

　　(2)实验装置

　　整流器如图3,其为一块非均匀多孔板,材料为不锈钢,直径D=50mm,厚度为0.13D.在其上开孔35个,孔径为0.13D,孔在四个象限内对称分布.孔板表面及开孔内壁有一定的光洁度要求.被测孔板流量计前直管段长度L/D= 21,17,10.基准孔板流量计前直管段长度为50D.实验装置及孔板与整流器的安装位置如图4.

　　2　实验数据处理结果表示

　　实验条件(1)　L/D= 21,d/D= 32.5/50,T= 26.5℃,P= 0.38MPa,Q= (10～21)m3/h有整流器与无整流器比较.

　　实验条件(2)　L/D= 17,d/D= 32.5/50,T= 25℃,P= 0.38MPa,Q= (10～21)m3/h有整流器与无整流器比较.

　　实验条件(3)　L/D= 10,d/D= 32.5/50,T= 26℃,P= 0.38MPa,Q= (10～21)m3/h有整流器与无整流器比较.