涡轮流量计设计准则的探讨

  本文在一个合理的涡轮流量计理论模型基础上分解了流量系数的组成部分,指出了涡轮流量计小流量区非线性是由主动力矩与阻力矩相互作用的结果建立了涡轮流量计的设计准则。
  引言：涡轮流量计因其结构简单、线性好、精度高等特点而得以广泛应用。实际涡轮流量计在使用过程中受其结构参数及被测流体特性的影响,输人输出关系即特性曲线并非是理想直线,如图所示:

小流量区普遍存在着“驼峰”状非线性区,使涡轮流量计在小流量区测量误差较大。研究表明:涡轮流量计特性的影响因素很多,主要有被测流体介质粘性,涡轮流量计结构参数及来流速度分布等。对于来流速度分布的影响,实际应用中可控制流量计在安装管道中的位置(前后保持一定距离的直流管道等措施),使来流速度分布相对均匀,因而木文引用理论计算与实际测量结果吻合较好的理论模型着重就流体介质粘性与流量计结构参数的综合影响进行探讨。
一、理论模型概述：
 根据动量矩守衡定律,稳定工况下主动力矩与各阻力矩相平衡,如图所示:

向雷诺数:一平;踢二分别为轮毅端面阻力矩、叶片顶端阻力矩、轮毅表面阻力矩,计算结果表明这三项阻力矩很小,故本文只考虑轴承阻力矩。
二、量系数分解与设计准则的确定：
 理想条件下忽略边界层厚度及各阻力矩的作用,流动出口角即是叶片安装角,即处二汤,当转子处于平衡状态时几

矩相互作用的结果,在中、大流量区由于B较大,△乃、几作用相对较弱,即流量系数基本为常数,因而流量计线性较好。在小流量区,△几、几作用相对显著,如设计结构参数使△几、几(在小流量区),可使流量计在整个测量区有较好线性,即:
 的同时计算,值结果表明当,,取值4一6之间,小流情区线性较好,如图所示:

 此可将m值作为一个设计准则来考虑

三、结论：由流体粘度和主要结构参数组成的准则数阴体现了小流量区主动力矩与阻力矩的综合作用关系,刀,>6说明主动力矩过剩;,”<4说明阻力矩相对过剩,,,,在4一6之间主动力矩与阻力矩作用相互抵消,此时涡轮流量计有***大的线性范围。对于轴承阻力不是主要阻力来源的情况可用类似方法获得设计准则数,为涡轮流量计的设计提供。