周 民,劉鐵軍,張凌峰,謝代梁

(中國(guó)計(jì)量學(xué)院 計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院,浙江 杭州 310018)

雙錐流量計(jì)錐角優(yōu)化設(shè)計(jì)

周 民,劉鐵軍,張凌峰,謝代梁

(中國(guó)計(jì)量學(xué)院 計(jì)量測(cè)試工程學(xué)院,浙江 杭州 310018)

在保證測(cè)量精度的同時(shí),以降低壓力損失和使節(jié)流件對(duì)測(cè)量管道內(nèi)流場(chǎng)分布擾動(dòng)最小化為目標(biāo),對(duì)雙錐流量計(jì)節(jié)流件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并按照優(yōu)化后的設(shè)計(jì)尺寸加工制作了節(jié)流部件樣品及雙錐流量計(jì)測(cè)量管段.設(shè)計(jì)了包含高精度的溫度、壓力測(cè)量電路的雙錐流量計(jì)二次儀表,與節(jié)流件、測(cè)量管段等配合組成雙錐流量計(jì)樣機(jī).經(jīng)過(guò)對(duì)流量計(jì)樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試，證明在節(jié)流件壓力損失較小、流場(chǎng)擾動(dòng)較小的條件下樣機(jī)測(cè)量精度在全量程范圍內(nèi)優(yōu)于±0.5%.

雙錐流量計(jì);節(jié)流部件;流速分布;壓力損失

差壓式流量?jī)x表應(yīng)用廣泛,是近年來(lái)研究熱點(diǎn)之一[1].與孔板、噴嘴等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置相比,V錐流量計(jì)具有對(duì)上下游直管段要求低、量程比大、壓力損失相對(duì)較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和抗磨損能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),因而應(yīng)用日益廣泛.但V錐尾部鈍體導(dǎo)致流動(dòng)分離并形成漩渦對(duì)管道內(nèi)流場(chǎng)造成劇烈擾動(dòng)是一個(gè)缺點(diǎn)[2];同時(shí)V錐結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性使支撐錐體的懸臂梁承受較大的扭力,在長(zhǎng)期使用中懸臂梁變形會(huì)影響測(cè)量精度.對(duì)V錐流量計(jì)節(jié)流部件、取壓方式及傳感器、二次儀表的進(jìn)一步改進(jìn),及對(duì)拓展V錐流量計(jì)的應(yīng)用范圍，是近年來(lái)流量測(cè)量領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn).魏燦等對(duì)V錐的形狀尺寸進(jìn)行了數(shù)值模擬和優(yōu)化[3];徐英[4-5]、陳曉穎[6]等對(duì)V錐設(shè)計(jì)和流出系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了仿真研究;賀登輝等將V錐流量計(jì)應(yīng)用于氣液兩相流測(cè)量并提出了一種數(shù)學(xué)模型[7];梁佳娜等提出把V錐形狀改進(jìn)為雙錐結(jié)構(gòu),并對(duì)雙錐流量計(jì)的壓力損失、流出系數(shù)等參數(shù)進(jìn)行了仿真研究[8];張凌峰等對(duì)雙錐流量計(jì)的壓力損失與孔板、噴嘴、V錐等差壓流量計(jì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和對(duì)比分析[9-10].

本文借助FLUENT流體仿真軟件對(duì)雙錐流量計(jì)節(jié)流件的形狀尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì).節(jié)流部件的優(yōu)選尺寸兼顧了壓力損失小和節(jié)流件下游流場(chǎng)擾動(dòng)小的要求.按照優(yōu)化后的節(jié)流件尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)制作了雙錐流量計(jì)一次儀表，設(shè)計(jì)了測(cè)量差壓信號(hào)和流體溫度的傳感器信號(hào)調(diào)理電路,并以此為基礎(chǔ)開發(fā)了雙錐流量計(jì)的二次儀表電路.對(duì)雙錐流量計(jì)樣機(jī)在水流量標(biāo)定裝置上進(jìn)行了實(shí)流標(biāo)定,并對(duì)雙錐流量計(jì)的壓力損失進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.

1 雙錐流量計(jì)測(cè)量原理

當(dāng)密閉管道中的流體流過(guò)一個(gè)流通面積小于管道截面積的節(jié)流裝置時(shí),流體流束局部收縮會(huì)導(dǎo)致流速增加和靜壓力下降,從而在上游流體和節(jié)流裝置處的流束間產(chǎn)生一定壓力差.此壓力差的大小與管道內(nèi)流體流速之間存在一定的函數(shù)關(guān)系,通過(guò)測(cè)量這個(gè)壓力差便可計(jì)算得到流體瞬時(shí)流速.雙錐流量計(jì)與節(jié)流孔板、噴嘴、V錐流量計(jì)一樣,其測(cè)量原理也是基于流體運(yùn)動(dòng)的伯努利方程和流體連續(xù)性方程,本質(zhì)是利用流體運(yùn)動(dòng)的能量守恒定律工作.雙錐節(jié)流件的近似對(duì)稱結(jié)構(gòu)使支撐節(jié)流件的懸臂梁受力更均衡;后錐體結(jié)構(gòu)使其相對(duì)于V錐對(duì)管道內(nèi)流場(chǎng)擾動(dòng)更小,可進(jìn)一步減小懸臂梁承受的扭力,因而雙錐流量計(jì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性比V錐要好.而其節(jié)流件下游流場(chǎng)擾動(dòng)的減小有利于滿足管道下游流量測(cè)量?jī)x表的工作條件.

圖1 雙錐流量計(jì)取壓口位置圖Figure 1 Pressure tapping of double-cone flow meter

圖1為取壓口位置圖.設(shè)雙錐節(jié)流件的中心圓柱體直徑為d,管道內(nèi)徑為D,定義d/D為雙錐直徑比βD.與孔板等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置不同,雙錐節(jié)流件的最小流通截面不是一個(gè)圓面而是一個(gè)圓環(huán),有必要參照ISO5167對(duì)流通直徑比的定義必須進(jìn)行折算才能與孔板等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的性能進(jìn)行比較研究[11-13].方法是先把雙錐流量計(jì)的流通圓環(huán)折算為等面積的圓面,將此等效圓面的直徑與管道截面直徑的比值定義為雙錐流量計(jì)的等效直徑比β[6].其計(jì)算公式為

(1)

整理后得到

(2)

式(2)中:S2—管道橫截面積，m2;S1—最小流通面積，m2;D—管道直徑,m;d—雙錐喉部圓柱體直徑,m;n—支撐葉片的厚度,m;l—支撐葉片長(zhǎng)度,m.

流體流經(jīng)雙錐節(jié)流件時(shí),流體靜壓隨流束收縮而下降,在節(jié)流件喉部流通面積最小處?kù)o壓最小,即在取壓口P2處取出最小靜壓.差壓信號(hào)可從雙錐節(jié)流件上游1.5D處取壓口P1和喉部取壓口P2之間得到.被測(cè)流體的體積流量與差壓之間有如下數(shù)學(xué)關(guān)系:

(3)

(4)

式(3)(4)中:C—流出系數(shù),無(wú)量綱;qv—體積流量,單位m3/s;Δp—差壓,單位Pa;ε—流體膨脹系數(shù),對(duì)不可壓縮流體其數(shù)值為1;β—等效直徑比;ρ—流體密度,單位kg/m3.

為便于分析,定義永久性壓損Δω和測(cè)量得到的差壓Δp之比為相對(duì)壓損

ξ=Δω/Δp.

(5)

2 雙錐節(jié)流件的尺寸優(yōu)化

文獻(xiàn)[8-10]對(duì)等效直徑比β取不同數(shù)值時(shí)雙錐流量計(jì)對(duì)直管段長(zhǎng)度的要求及β對(duì)流出系數(shù)和壓力損失的影響等進(jìn)行了研究.β越大雙錐流量計(jì)的壓力損失越小;β值相同時(shí)雙錐流量計(jì)比孔板、噴嘴壓損小,與V錐壓損接近.本文基于FLUENT軟件對(duì)雙錐節(jié)流件前后錐體角度進(jìn)行仿真研究,研究節(jié)流件前后錐角度對(duì)壓力場(chǎng)、速度場(chǎng)以及流出系數(shù)線性度的影響,為雙錐流量計(jì)節(jié)流件的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供必要的參考.

表1 仿真網(wǎng)格及邊界條件設(shè)置情況

Table 1 Situation of simulation grid and boundary condition

仿真設(shè)置項(xiàng)設(shè)置值(方法)網(wǎng)格劃分四面體非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分劃分原則近密遠(yuǎn)疏(節(jié)流件為中心)流體模型標(biāo)準(zhǔn)κ?ε湍流模型[11]流體介質(zhì)常溫水介質(zhì)入口邊界速度入口(流速、湍流設(shè)置)湍流參數(shù)湍流強(qiáng)度與水力半徑出口邊界自由流出壓力速度耦合SIMPLE算法離散格式壓力項(xiàng)(標(biāo)準(zhǔn))其余項(xiàng)(二階迎風(fēng))

2.1 仿真條件設(shè)定

仿真研究主要針對(duì)30°、45°、60°等3種角度的錐角進(jìn)行,管道內(nèi)徑設(shè)定為50 mm.按照“前錐角-后錐角”的表示方式,建立了5個(gè)不同的三維雙錐節(jié)流件模型,分別是45°—30°、45°—45°、45°—60°、30°—45°、60°—45°.通過(guò)45°—30°、45°—45°、45°—60°這三種雙錐模型來(lái)研究后錐角變化對(duì)流場(chǎng)以及流出系數(shù)的影響,通過(guò)30°—45°、45°—45°、60°—45°這三種模型來(lái)研究前錐角的變化對(duì)流場(chǎng)以及流出系數(shù)的影響.雙錐節(jié)流件的等效直徑比均設(shè)定為0.586.選擇10個(gè)不同流速點(diǎn)進(jìn)行分析,分別為0.25 m/s、0.5 m/s、1.0 m/s、1.5 m/s、2.0 m/s、2.5 m/s、3.0 m/s、3.5 m/s、4.5 m/s、6 m/s.在最小流速0.25 m/s時(shí),其雷諾數(shù)可由下式計(jì)算:

(6)

式(6)中:ρ—流體密度,kg/m3;v—流速,m/s;μ—介質(zhì)粘度,kg/m·s.

常溫水介質(zhì)默認(rèn)屬性為:密度998.2 kg/m3;粘度0.001 003 kg/m·s;導(dǎo)熱系數(shù)0.6 W/m·k;比熱容Cp,4 182 J/kg·k.

2.2 仿真結(jié)論

通過(guò)仿真分析,得出如下結(jié)論:

前后錐角度對(duì)壓力場(chǎng)的影響 若把節(jié)流件喉部到靜壓力恢復(fù)到上游壓力50%處的流體流動(dòng)距離定義為壓力恢復(fù)距離,則壓力恢復(fù)距離越短說(shuō)明節(jié)流件對(duì)流場(chǎng)的擾動(dòng)越小.圖2為在6 m/s流速下后錐角為45°時(shí)前錐角對(duì)壓力場(chǎng)分布的影響情況,表明前錐角對(duì)壓力損失有較小影響,對(duì)壓力恢復(fù)距離隨前錐角增大而變小,但變化幅度不大.圖3為在6 m/s流速下前錐角為45°時(shí)后錐角對(duì)壓力場(chǎng)分布的影響情況,表明壓力損失大小受后錐角角度的影響不大,壓力恢復(fù)距離隨著后錐角增大而明顯變大.綜合考慮壓力損失和壓力恢復(fù)距離,后錐角度優(yōu)選45°,后錐角不宜太大.

圖2 前錐角對(duì)壓力場(chǎng)的影響Figure 2 Effect of front-cone angle on pressure field

圖3 后錐角對(duì)壓力場(chǎng)的影響Figure 3 Effect of back-cone angle on pressure field

前后錐角度對(duì)速度場(chǎng)的影響 在流體流過(guò)雙錐節(jié)流件后,在雙錐尾部有較為明顯的速度漩渦區(qū),一般情況下壓力恢復(fù)距離越大時(shí)漩渦區(qū)越大.如圖4及圖5,仿真發(fā)現(xiàn)前錐角的大小對(duì)錐后漩渦區(qū)的影響不大.后錐角為影響錐后漩渦區(qū)的主要因素,錐后漩渦區(qū)在后錐角為60°時(shí)最大.前、后錐角對(duì)支撐件所導(dǎo)致的速度漩渦區(qū)均有影響,前錐角的增大可以使得支撐件導(dǎo)致的漩渦區(qū)較明顯減弱,后錐角增大可使支撐件導(dǎo)致的漩渦區(qū)較明顯變大.

圖4 前錐角對(duì)速度場(chǎng)的影響Figure 4 Effect of front-cone angle on velocity field

圖5 后錐角對(duì)速度場(chǎng)的影響Figure 5 Effect of back-cone angle on velocity field

前后錐角度對(duì)流出系數(shù)的影響 流出系數(shù)為差壓式流量計(jì)在流量計(jì)量上的一個(gè)重要參數(shù),其物理意義為不可壓縮流體流過(guò)節(jié)流裝置的實(shí)際流量與理論流量的比值.若一個(gè)節(jié)流裝置具有較好的流出系數(shù)線性度,則其流量計(jì)量性能也比較優(yōu)秀.

通過(guò)仿真,各模型下各流量點(diǎn)的流出系數(shù)如表2,圖6為根據(jù)表2中數(shù)據(jù)繪制的各模型下流出系數(shù)與流速的關(guān)系曲線.45°—45°及30°—45°模型具有最好的流出系數(shù)線性度,其次是45°—30°和60°—45°的模型.綜合考慮節(jié)流件前后錐角度對(duì)壓力場(chǎng)(壓損)、流速場(chǎng)和流出系數(shù)的影響,本文選擇前后錐角均為45°的雙錐節(jié)流件模型為優(yōu)選模型.

表2 前后錐角與流出系數(shù)的關(guān)系

Table 2 Relationship between cone angle and discharge coefficient

流速/(m·s-1)前后錐角度組合模型45°—30°45°—45°45°—60°30°—45°60°—45°0．250．96280．94860．92540．95660．93790．50．97470．95590．99100．96010．94441．00．97680．95860．98940．96140．94571．50．97760．96010．98600．96170．94802．00．97850．96120．96130．96200．94632．50．97900．96210．98770．96210．94653．00．97930．96260．98760．96230．94673．50．97960．96320．98740．96240．94694．50．98000．96410．98730．96270．94716．00．98050．96540．98770．96300．9473

圖6 前后錐角與流出系數(shù)的關(guān)系Figure 6 Relationship between cone angle and discharge coefficient

3 雙錐流量計(jì)樣機(jī)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

采用前后錐角均為45°的設(shè)計(jì)制作了雙錐節(jié)流件,并配合口徑50 mm的測(cè)量管道及壓力、溫度傳感器構(gòu)成雙錐流量計(jì)一次儀表,等效直徑比β為0.586.選用OMEGA公司的PX409型差壓傳感器測(cè)量取壓口P1與P2之間的壓力差.溫度傳感器選用PT1000標(biāo)準(zhǔn)熱電阻.

雙錐流量計(jì)由雙錐節(jié)流件、差壓及溫度傳感器和測(cè)量電路等部分組成,如圖7.測(cè)量電路包括電源模塊、差壓傳感器信號(hào)調(diào)理模塊、PT1000溫度傳感器信號(hào)調(diào)理模塊、A/D采樣模塊、時(shí)鐘模塊、液晶顯示模塊、按鍵輸入模塊、存儲(chǔ)電路和4～20 mA輸出模塊等.測(cè)量電路以微功耗單片機(jī)MSP430F5418A和微功耗A/D轉(zhuǎn)換芯片AD7193為核心,外圍電路全部由低電壓微功耗器件構(gòu)成.各模塊不工作時(shí)切斷電源進(jìn)入待機(jī)模式.整個(gè)測(cè)量電路通過(guò)4～20 mA電流環(huán)路工作,符合二線制變送器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).

圖7 雙錐流量計(jì)功能框圖Figure 7 Function module of double-cone flow meter

雙錐流量計(jì)一次儀表與測(cè)量電路構(gòu)成流量計(jì)樣機(jī).采用標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)比法在水流量標(biāo)定裝置上對(duì)雙錐流量計(jì)樣機(jī)進(jìn)行了測(cè)試,標(biāo)準(zhǔn)表為德國(guó)Krohne公司生產(chǎn)的精度0.2%的電磁流量計(jì).在測(cè)試過(guò)程中差壓變送器同時(shí)測(cè)量雙錐流量計(jì)的壓力損失,上游壓力取自節(jié)流件上游1.5 D處,下游壓力取自節(jié)流件下游6 D處.差壓變送器為CECC-640型電容式差壓變送器,精度等級(jí)0.2,量程0～100 kPa.在等效直徑比β=0.586情況下,雙錐流量計(jì)樣機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)孔板、噴嘴及V錐等差壓流量計(jì)壓損的對(duì)比如圖8.樣機(jī)的累計(jì)流量測(cè)試數(shù)據(jù)如表3.

圖8 β=0.586時(shí)的相對(duì)壓損比較Figure 8 Comparison of pressure loss at β=0.586

Table 3 Test result of the prototype double-cone flow meter

占比/%流量/(m3·h-1)體積/m3示值/m3誤差/%100282．0052．002-0．152．0192．015-0．202．0212．018-0．151．9981．877-0．052．0021．998-0．2075212．0011．995-0．301．9961．992-0．202．0802．073-0．372．0212．017-0．201．9851．983-0．2550141．0251．023-0．201．0131．012-0．101．0241．020-0．390．9990．996-0．301．0171．014-0．292570．4870．48700．4980．496-0．400．4840．483-0．210．5120．510-0．390．5070．506-0．20102．80．5050．503-0．400．5020．501-0．200．4970．49700．5080．506-0．390．4980．497-0．20

測(cè)試數(shù)據(jù)顯示,雙錐流量計(jì)的相對(duì)壓力損失約為孔板流量計(jì)的80%,和噴嘴、V錐流量計(jì)相比,它們的相對(duì)壓力損失較接近.樣機(jī)在小流量測(cè)量時(shí)誤差較大,測(cè)量誤差在0.5%以內(nèi),并對(duì)五組數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)性計(jì)算,重復(fù)性在0.36%以內(nèi).

4 結(jié) 語(yǔ)

在等效直徑比相同時(shí),雙錐流量計(jì)的相對(duì)壓損小于孔板、噴嘴等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的相對(duì)壓損,與V錐流量計(jì)的壓損相比更小或較為接近.與其他差壓式流量計(jì)比較,雙錐節(jié)流件下游流場(chǎng)漩渦區(qū)更小.當(dāng)雙錐節(jié)流件前后錐角均為45°時(shí),在壓力場(chǎng)和流場(chǎng)分布兩方面都得到較滿意結(jié)果.根據(jù)這些參數(shù)設(shè)計(jì)的雙錐流量計(jì)樣機(jī)的相對(duì)壓損小于具有相同等效直徑比的V錐流量計(jì),而實(shí)流標(biāo)定精度優(yōu)于0.5%.

雙錐流量計(jì)的設(shè)計(jì)仍未成熟.雙錐節(jié)流件前后錐角選45°是否就是最優(yōu)值,是否存在小范圍內(nèi)修正的可能性？雙錐節(jié)流件的中間圓柱體的長(zhǎng)度怎樣取值為最佳？等效直徑比如何根據(jù)被測(cè)介質(zhì)和測(cè)量范圍來(lái)選取？這些問(wèn)題都有待進(jìn)一步的理論分析和更詳盡的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.

[1] 方立德,張垚,王小杰,等.新型內(nèi)外管差壓式流量計(jì)濕氣測(cè)量模型研究[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2013,26(8):1173-1177. FANG Lide, ZHANG Yao, WANG Xiaojie, et al. The study of wet gas measurement model for new inside and outside tube differential pressure flowmeter[J].Chinese Journal Sensors and Actuators,2013,26(8):1173-1177.

[2] 朱懿淵,姚征,沈煜明.V錐差壓流量計(jì)三維數(shù)值模擬與改進(jìn)分析[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(2):155-159. ZHU Yiyuan, YAO Zheng, SHEN Yuming. Numerical simulation for v-cone flow meter and its further improvement[J].University of Shanghai for Science and Technology,2009,31(2):155-159.

[3] 魏燦,譚超,董峰.內(nèi)錐式流量計(jì)數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].工程熱物理學(xué)報(bào),2011,32(7):1165-1168. WEI Can, TAN Chao, DONG Feng. Numerical simulation and optimal design for cone flowmeter[J].Journal of Engineering Thermophysics,2011,32(7):1165-1168.

[4] 徐英,于中偉,張濤,等.V形內(nèi)錐式流量計(jì)關(guān)鍵參數(shù)對(duì)流出系數(shù)的影響[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2008,44(12):105-111. XU Ying, YU Zhongwei, ZHANG Tao, et al. Influence of key factors on discharge coefficient in v-cone flowmeter[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2008,44(12):105-111.

[5] 徐英,吳經(jīng)緯,張強(qiáng),等.錐體差壓式流量傳感器流出系數(shù)的預(yù)測(cè)[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2007,20(10):2346-2352. XU Ying, WU Jingwei, ZHANG Qiang, et al. Numerical simulation for cone style differential pressure flowsensor[J].Chinese Journal of Sensors and Actuators,2007,20(10):2346-2352.

[6] 陳曉穎.V形內(nèi)錐流量計(jì)流出系數(shù)的三維仿真研究[D].沈陽(yáng):東北大學(xué),2009. CHEN Xiaoying. Three-dimensional stimulation about outflow coefficient of the v-cone flow meter[D].Shenyang: Northeast University,2009.

[7] 賀登輝,柳海,張峰,等.V錐流量計(jì)濕氣流量計(jì)測(cè)量新模型[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2013,47(1):32-36. HE Denghui, LIU Hai, ZHANG Feng, et al. A new model for wet gas flow measurement with v-cone meter[J].Journal of Xi’An Jiaotong University,2013,47(1):32-36.

[8] 梁佳娜,梁國(guó)偉,朱文君,等.雙錐流量計(jì)流出系數(shù)特性的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究[J].實(shí)驗(yàn)流體力學(xué),2013,27(2):68-72. LIANG Jiana, LIANG Guowei, ZHU Wenjun, et al. Computational simulation and experimental research on the discharge coefficient of double-cone flowmeter[J].Journal of Experiments in Fluid Mechanics,2013,27(2):68-72.

[9] 張凌峰,劉鐵軍,謝代梁,等.雙錐流量計(jì)壓力損失實(shí)驗(yàn)研究[J].中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào),2014,25(2):150-154. ZHANG Lingfeng, LIU Tiejun, XIE Dailiang, et al. Experimental research on the pressure loss of double-cone flowmeter[J].Journal of China University of Metrology,2014,25(2):150-154.

[10] 張凌峰.雙錐流量計(jì)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[D].杭州:中國(guó)計(jì)量學(xué)院,2014. ZHANG Lingfeng. The design and experimental research of double-cone flowmeter[D].Hangzhou: China Jiliang University,2014.

[11] British Standards Policy and Strategy Committee. BS EN ISO 5167-1, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full-part 1: general principles and requirements[S].London: British Standards Institution,2003.

[12] British Standards Policy and Strategy Committee. BS EN ISO 5167-2, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full-part 2: orifice plates[S].London: British Standards Institution,2003.

[13] British Standards Policy and Strategy Committee. BS EN ISO 5167-3, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full-part 3: nozzles and venturi nozzles[S].London: British Standards Institution,2003.

Cone angle optimization of double V-cone flow meters

ZHOU Min, LIU Tiejun, ZHANG Lingfeng, XIE Dailiang

(College of Metrology and Measurement Engineering, China Jiliang University, Hangzhou 310018, China)

To minimize the pressure drop and the disturbance to the downstream flow regime brought by the double V-cone flow restriction part,and to improve the precision of the flow meter,the form and dimensions of the flow restriction part was optimized. Prototype samples were made based on the optimized design. A pressure and temperature measurement electronic circuit was designed to work with the double V-cone measurement pipe as a prototype flow meter. The experiment result shows that the precision of the prototype flow meter was better than 0.5% over the specified measurement range in the optimized pressure drop and disturbance to the flow regime.

double V-cone flow meter; flow restriction part; velocity distribution; pressure drop

1004-1540(2015)03-0263-06

10.3969/j.issn.1004-1540.2015.03.003

2015-05-25 《中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào)》網(wǎng)址：zgjl.cbpt.cnki.net

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.11002137,51305419)，重慶市自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.cstc2012jjA90022).

周 民(1991- )，男，浙江省青田人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閮上嗔髁髁坑?jì)及信號(hào)控制電路技術(shù).E-mail:zhoum1991824@126.com 通訊聯(lián)系人：劉鐵軍，男，講師.E-mail:tjliu@cjlu.edu.cn

TH814

A