流量計實流校準(zhǔn)時的參比條件是流動狀態(tài)必須為定常流(穩(wěn)定流)。所謂定常流就是流場中各點(diǎn)處的流速、壓力、密度和溫度等諸參數(shù)不隨時間變化的一種流動狀態(tài)。
如果流動流體的某個參數(shù)如流速、壓力、密度、溫度等不斷地隨時間變化,就稱非定常流。如果測量管段中地流量雖為時間的函數(shù),但在足夠長的時間間隔內(nèi)的平均值是一個常數(shù),則稱這種流動為(具有恒定平均值的)脈動流。它是非定常流中的一種流動狀態(tài),
脈動流可分為周期性脈動流和隨機(jī)波動脈動流。有關(guān)文獻(xiàn)中討論的通常指周期性脈動流。
脈動流的發(fā)生
流動脈動流常見于工業(yè)管流,它可能又旋轉(zhuǎn)式或往復(fù)式原動機(jī)、壓氣機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、泵產(chǎn)生,帶翼的旋轉(zhuǎn)機(jī)械也能以葉片通過頻率產(chǎn)生小的脈動。有的容積式流量計也能產(chǎn)生脈動。振動引起的共振,管道運(yùn)行和控制系統(tǒng)的振蕩,閥門“獵振(hunting)、管道配件、閥門或旋轉(zhuǎn)機(jī)械引起的流動分離,也是流動脈動可能的來源。流動脈動還可能有流量系統(tǒng)和多相流引起的流體動力學(xué)振蕩所引發(fā)。例如流體流過測溫保護(hù)管,如同流過渦街流量計的旋渦發(fā)生體而產(chǎn)生渦列;在三通連接的流路中,自激引起流體振蕩等。
從現(xiàn)場儀表指示往往看不出工業(yè)管流中脈動的存在,這是因為平常使用的流量計、壓力計響應(yīng)較慢,而且設(shè)有阻尼,但事實上,流動脈動可能是存在的。脈動還可以從上游傳遞到下游,也可以從下游回溯到上游,所以脈動源可能在流量計的上游影響其示值,也可能在流量計的下游影響其示值。然而從脈動源到流量計的距離增大能使脈動衰減,幅值變小?梢酝ㄟ^可壓縮性效應(yīng)(包括氣體和液體),使之衰減到在流量計安裝地點(diǎn)探測不到脈動幅值。
流動脈動頻率范圍從若干分之一赫到數(shù)百赫,脈動幅值從平均流量的百分之幾到百分之一百,甚至更大,都是可能的。在脈動幅值小的時候,往往難以區(qū)別脈動流和紊流。
脈動流的主要參數(shù)有脈動幅值、脈動頻率和脈動波形。其中,脈動幅值多用流速波動均方根值與時均流速之比來表示。
穩(wěn)定流閾值
目前工業(yè)上常用流量計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范都指明流量計只能用于穩(wěn)定流,它是流量計基本誤差參比條件之一。實際上,各類流量計應(yīng)用穩(wěn)定流都有一個閾值,即允許的非定常流的界限值。
(1)差壓式流量計
(2)渦輪流量計
(3)渦街流量計
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