淺談彎管流量計的應用范圍和工作原理

彎管流量計以其突出的節能效果、高穩定性、高準確性、高適應性，在熱力、熱電、冶金、石化行業的蒸汽、煤氣、天然氣、冷熱水、油、空氣、乙炔、硫化氫、二氧化碳兩相流等介質測量中迅速推廣，2012年產品覆蓋全國28個省，并且已進入到國外市場，總計用量已達20000多臺套。

彎管流量計同屬于差壓式流量計的范疇，彎管傳感器是利用流體的慣性原理產生差壓的。當流體通過彎管時,由于受彎管的約束流體被迫作類似的圓周運動,流體在作圓周運動時產生的離心力作用于彎管的內外兩側,使彎管傳感器內外兩側之間產生一個壓力差，該壓力差(也就是壓差值)的大小與流體的密度有關，與流體的平均流速有關，與流體作圓周運動的曲率半徑有關。他們之間遵循作圓周運動物體都必須遵循的牛頓運動定律的有關規律。

彎管流量計的研制成功，具有堅實的理論研究基礎和實驗研究基礎。在理論研究方面主要是通過直接求解流體流過彎管的微分方程數值解的方法，全面揭示流體流經彎管的流動規律。在實驗研究方面既有實驗室的大量實驗研究，又有在國家流量檢定站（開封水大流量、煙臺蒸汽、華陽天然氣）對不同介質的流量測量的驗證。

彎管流量計理論研究和大量的實驗研究表明：由于彎管的導流作用，流經彎管的流體呈現了非常復雜的流動狀態。通過求取納維——斯托克斯微分方程（N—S方程）數值解，可以動畫顯示出這種流動狀態主要包括沿主管道方向的主流動、垂直于主流動的雙螺旋二次流動及出口漩渦等主體內容，具有很強的規律性。根據對真實粘性流體通過彎管內、外側壓力差成正比例關系，具有很好的相關性。根據量綱分析原理，流過彎管的平均流速與彎管內、外側的壓力差可由下式給出：流體在某一溫度某一壓力的條件下流過一個管道，當其流經轉彎時，該流體將做相應的圓周旋轉運動。根據流體強制旋流理論，流體在管道內作圓周運動與固體在空間狀態下作圓周運動類似，因此流體必然會產生慣性離心力，該離心力的大小與流體的流速、流體的密度以及作圓周運動的曲率半徑（也就是彎管傳感器的曲率半徑）等因素有關。

由于彎管流量計彎管傳感器曲率半徑是已知的，流過彎管傳感器的流體密度又可通過對流體的溫度、壓力等參數的測定利用主機的計算機準確地求得，因此在彎管傳感器上產生的離心力的大小就只是流體流速的函數。只要測出離心力的大小，就可測出流體在管道內的流速，將流速乘以管道的截面積和流體的密度，流體的流量即可計算確定。其計算關系如下：

式①給出了流過彎管流體的平均流速和差壓值的函數表達式：

V=a[（P1-P2）/ρ]β--------①

其中：V--－流體的平均流速；

a--－綜合流量系數，a=f（彎管彎徑比、雷諾數、介質動力粘度、管道粗糙度等），其中尤以彎徑比的影響zui為重要:

P1-P2-----彎管內、外側壓力差；

ρ----流體的密度；

β----指數；

計算出平均流速V,就可得出計算流量的函數表達式:

Q=S*V*ρ-----------②

式中：

S----彎管橫截面積；

V--－流體的平均流速； 適用范圍

1、 公稱直徑：25mm≤DN≤2000mm

2、 公稱壓力：PN≤10MPa

3、 介質溫度：t≤450℃(t>450℃訂貨時通知)

4、 雷諾數范圍：ReD>104

5、 精度等級：1級，1.5級

6、 R/D≥1.25