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橢圓齒輪流量計(jì)的工作原理:橢圓齒輪流量計(jì)是取源部件.也是節(jié)流部件.它的工作原理是基于流體在流動(dòng)過(guò)程中遇到局部阻力時(shí),流體為克服局部阻力,流體能量形式會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)換,即位能與動(dòng)能之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。橢圓齒輪流量計(jì)是利用縮小流通截面積的辦法產(chǎn)生局部阻力的裝置。在橢圓齒輪流量計(jì)的上游側(cè),流體在直管段平穩(wěn)流動(dòng).流束平直有序,當(dāng)流體流到橢圓齒輪流量計(jì)前端時(shí),通道截面突然縮小,流束遇到障礙,后續(xù)流束仍在向前流動(dòng).這時(shí)流體流束受到擠壓,流束線(xiàn)由平直被擠壓成曲線(xiàn).流體以其內(nèi)部能量克服局部阻力,保持管路內(nèi)任何截面處的流量相等。在橢圓齒輪流量計(jì)前端的直管段內(nèi),管道內(nèi)壁周邊流體因受到擠壓,位能升高,動(dòng)能減小。而處在橢圓齒輪流量計(jì)節(jié)流孔前的流束急劇收縮。流速加快,管道中心部位流速隨著流速加快動(dòng)能升高,位能減小,則管道徑向上的壓力分布狀況發(fā)生畸變。如圖所示。當(dāng)流體越過(guò)節(jié)流孔后,流通截面突然增大.但是,流束因慣性作用不能馬上擴(kuò)散,加速?zèng)_出一段距離,隨著流體能量的自衡,動(dòng)壓能逐漸向靜壓能轉(zhuǎn)換,流速逐漸下降,直到恢復(fù)動(dòng)位能平衡。這一過(guò)程可以解釋在安裝橢圓齒輪流量計(jì)時(shí),為什么在其上、下游側(cè)必須有直管段的原因。上游側(cè)直管段的作用在于調(diào)整流體流速分布的對(duì)稱(chēng)性,下游側(cè)直管段的作用在于給流體提供動(dòng)、位能進(jìn)行自衡調(diào)整緩沖區(qū)段。差壓是怎樣產(chǎn)生的,前面提到,在橢圓齒輪流量計(jì)的前端周邊區(qū).因流束受到擠壓發(fā)生變形,靜壓上升,而反映靜壓能大小的管內(nèi)周邊壓力也隨之增大,當(dāng)管道中心部位的流體越過(guò)節(jié)流孔后,流體質(zhì)量慣性并未立即消失,繼續(xù)增速靜壓能下降,同時(shí),管道中心部位的流束的運(yùn)動(dòng)同時(shí)帶動(dòng)節(jié)流元件后面周邊區(qū)滯留物料,形成渦流,渦流消耗能量,也就是常說(shuō)的壓力損失,壓力損失的大小與節(jié)流元件的孔徑(d)與工藝管道內(nèi)徑(D)的比值有關(guān),比值越大,壓力損失越小,比值越小,壓力損失則越大。因此在節(jié)流元件的前后產(chǎn)生壓差,即P.~P 。
流體流動(dòng)速度和壓力變化狀況如上圖所示,從圖中可知流體沿管道軸向流動(dòng)時(shí)。流速和壓力分布狀況。節(jié)流元件后的靜壓力(p )始終低于橢圓齒輪流量計(jì)前端的靜壓力(P,)。橢圓齒輪流量計(jì)的取壓方式已經(jīng)介紹過(guò),以角接取壓為例。儀表測(cè)量管道所取壓力是節(jié)流元件前后端的壓力,差壓計(jì)將差壓信號(hào)(Ap=p 一p2)轉(zhuǎn)換成流量示值,數(shù)學(xué)表達(dá)式為: %='rrCsd 、/2p
Ap/(4、/1—13 )
q~=,trCad2V'2Ap/[4X/p(1-[3 )
式中:qm,q 質(zhì)量流量,k 和體積流量,m3/s;
C— — 流出系數(shù);
8— — 可膨脹性系數(shù):
d— — 節(jié)流元件開(kāi)孔直徑.m;
B— — 直徑比,B=cl/D;
D—— 工藝管道內(nèi)徑,m;
p— — 被測(cè)流體的密度,kg/m3;
△p—— 橢圓齒輪流量計(jì)所產(chǎn)生的差壓,Pa。
從上兩式可知,流量與差壓的關(guān)系是非線(xiàn)性關(guān)系,流量與差壓呈平方根關(guān)系。
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