槽道流量計的理論與應用
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在能源日益緊張的今天，對流量計的另一個要求是減小流量計本身產生的能量損失。在有些情況下，過高的壓力損失還會使設備無法工作。電磁流量計、超聲波流量計在管道中沒有節流裝置，理論上沒有任何損失。然而，在實踐中為了減小流量計上下游直管段，在管道中安置了流動調節器，目的是使管內流動盡快達到標準管流，以保證準確的測量。槽道流量計正是在這樣的背景下產生的。
一、槽道流量計的原理和特點
在流量測量領域，隨著現代電子技術的迅猛發展，二次儀表技術已經達到了很高的水平。然而，對管道流動流體力學特性的研究和應用并未引起人們的充分注意，仍然停留在比較初級的水平，越來越成為流量測量技術進步的瓶頸。對于任何流量計來說，獲得準確的流量的基礎是在流量計的上游獲得標準的管流，而這一點在實際使用中難以做到，從而無法獲得準確的計量。
南京航空航天大學明曉教授從流體力學的源頭出發，以流動控制的觀點來解決問題。他提出了一種有著優秀流體力學特性的節流裝置。該節流裝置將管流迅速調整為環形槽道流動，以獲得十分穩定的差壓，該節流裝置的流量計被命名為槽道流量計。他們對槽道流量計進行了大量的理論分析、數值模擬和實驗研究，理論上證實了該流量計是迄今為止綜合性能最優的差壓式流量計。目前，槽道流量計已獲得國家專利。
1.工作原理
如圖1所示，槽道流量計的節流件——紡錘體，沿測量管中心軸線安裝。其幾何形狀根據流體力學原理精心設計，并采用基因算法進行優化，呈完美的流線型，理論上能完全避免流動分離和漩渦的產生，對流體的阻力達到最小。紡錘體中部適當位置有一等直徑段，與測量管的內壁之間形成均勻的環形通道。槽道流量計的高壓取自紡錘體頭部對應的測量管壁處，低壓取自環形槽道的中后部。
圖2 槽道流量計測量原理和測量過程
2.槽道流量計的性能特點
(1)測量準確度高，重復性好
槽道流量計將各種實際流動迅速調整為標準的槽道流動，取壓點壓力非常穩定；節流裝置內整個流場沒有分離發生，不會產生附加的壓力波動。以水為介質時，測量準確度可優于0.2%，重復性優于0.1%，各檢定點的示值誤差如表1所示。
表1 各檢定點的示值誤差 
節流件紡錘體的強大整流作用，使得槽道流量計擺脫了前后直管段的限制，適用范圍大為拓寬，安裝成本大為降低。
槽道流量計測量過程中，被測流體在接近紡錘體頭部的時候，其速度分布即開始受到調整；隨著流體流過紡錘體頭部，其速度分布受調整的力度不斷加大；當流體進入環形槽道以后，其速度分布開始被“標準化”；在環形槽道的中后部，即可形成環形槽道流動，如圖3所示。
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