气体涡轮流量计的计算公式是怎样的?

气体涡轮流量计属于速度式流量计,是近几年来迅速发展起来的一种流量仪表。这种仪表具有测量精度高、压力损失较小、量程比大等特点,能够测量多种气体或是液体的瞬时流量跟流体总量。

气体涡轮流量计的计算公式是怎样的?

气体涡轮流量计主要是根据涡轮工作原理来进行测量,其作用在涡轮上的力矩可以分为以下几个:流体通过涡轮时对叶片产生的切向推动力矩M1;流体沿涡轮表面流动时产生的粘滞摩擦力矩M2;轴承的摩擦力矩M3;磁电转换器对涡轮产生的电磁反作用阻力矩M4。

由此可建立涡轮的运动微分方程:JM1-( M2 + M3 + M4)

(1)上述公式中:J代表涡轮的转动惯量;ω代表涡轮的旋转角速度;T代表时间。

若是流量恒定时,涡轮达到匀速转动,因此M1= M2 + M3 + M4。推动力矩可表示为:M1 = a1qv2 – a2ωqv (2),其中:a1、a2代表与涡轮传感器结构和流体密度有关的系数;qv为流量,L/s。

因为涡轮流量计在量程范围内是属于紊流工作区,因此以下计算只考虑紊流时的情况。反作用力矩中的M2,在紊流时可近似表示为:M2 = a3qv2 (3),通常M3和M4相对于M2比较小,但为了提高计算精度,这里根据相关文献推导出了它们的表达式:

M 3 = a4ω2/3 (4)

M4 = a5ω3 (5)

分别将式(2)、(3)、(4)、(5)带入式(1)并经整理可得:

qv2 – a6ωqv = a7ω2/3 + a8ω3 (6)

其中:a6、a7、a8为经整理后的综合系数。

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