欢迎进入江苏西源仪表科技有限公司网站!
热门关键词:一体化孔板流量计    标准孔板   

联系我们

全国服务热线:

15312328893

江苏西源仪表科技有限公司

地址:江苏省淮安市金湖县戴楼工业园

电话:0517-86888205

传真:0517-86888206

手机:15312328893

邮箱:ldcr_1988@163.com

联系人:于洋

新闻资讯

汇管出口流量分配对下游孔板流量计计量的影响研究

2019-09-25    

    配气站中,由于汇管结构不合理且汇管出口流量差异太大,管路孔板流量计计量曲线常出现波动较大,测量值失真的现象。针对这种情况,文章使用流体仿真软件Fluent建立了标准孔板内气体三维稳定流动模型,计算了孔板稳定流动时的流出系数和孔板前后D和D/2截面上的压力差,利用压力差、流出系数得到孔板计量流量,结合实际流量和孔板计量流量对孔板进行标定;分别计算了孔板在不同流量分配比例下的计量误差。结果表明:采用CFD数值模拟可以有效获得孔板流量计内部的流场分布情况,并可根据具体的应用场合得到相应的计量流量和实际流量,从而实现对孔板流量计的标定。
   孔板流量计由于结构简单、工作可靠、成本低廉、又具有一定准确度,能满足工程测量的需要,而且设计加工已经标准化目前已成为天然气计量中使用*广泛的流量计。但是其准确测量是以流体的平稳流动为基本条件的,当流体处于脉动流的情形下,流量计计量会产生很大误差,严重时会使流量测量值失真。根据部分参考文献,其影响值可达12%以上。长期的计量不准确可能会导致经济损失、计量纠纷。
      近年来,随着各种CFD软件功能的日益强大,许多研究者将这些商用软件应用于孔板等节流元件相关流场的研究中,但专门针对孔板流量计内部回流流场进行系统分析还很少。本文通过流体仿真软件Fluent建立了孔板三维稳定流动模型,计算了孔板流量计内部的流场分布,分析了汇管较小流量出口孔板流量计计量误差产生的原因,为孔板流量计计量误差分析提供了新的思路。
1模型建立及求解
1.1理论基础
      孔板流量计是以伯努利方程和流体连续性方程为依据,根据节流原理,当流体流经节流件时在其前后产生压差,此差压值与该流量的平方成正比,从而计算出流体流量。其取压方式有D和D/2取压、角接取压和法兰取压等多种,
 天然气在孔板中的流动,雷诺数远远大于临界值,流动处于湍流状态。湍流是一种三维非稳态、有旋的高度复杂不规则流动。在湍流中流体的各种物理参数,如速度、压力、温度等都随时间和空间发生随机的变化,但仍然满足N-S方程组,既流动参数满足质量守恒,动量守恒,能量守恒三大基本定律。为了考察脉动的影响,目前广泛采用的是Reynolds时均N-S方程[10-11]。关于湍流运动与换热的数值计算,是目前计算流体力学与计算传热学中困难*多因而研究*活跃的领域之一。RNGκ-ε模型是针对充分发展的湍流有效的,即高雷诺数的湍流计算模型。近来对 κ-ε 模型的各种改进取得了更好的应用效果,特别是 RNG κ-ε模型被广泛的应用于模拟各种工程实际问题。该模型已被广泛的应用于边界层型流动、管内流动、剪切流动、平面斜冲击流动、有回流的流动、三维边界层流动、渐扩、渐缩管道内的流动及换热并取得了相当的成功,因此分析孔板内流场时采用 RNG κ-ε 模型 。
3  结论
      经过以上理论分析及数值模拟计算,得出以下结论。
      (1)采用 CFD 数值模拟可以有效获得孔板流量计内部的流场分布情况,并可根据具体的应用场合得到相应的计量流量和实际流量,从而实现对孔板流量计的标定。该方法能够弥补因受条件限制不能对孔板进行实测标定的缺憾和不足。
      (2)配气站工艺设计中,同一压力汇管,用户流量相差极大时,应进行瞬时水力分析,避免气体倒流现象影响孔板流量计计量。在本例中,随着西城 CNG 管输量的上升,误差迅速减小,当管输量超过汇管入口流量的 10 %后,测量值与实际流量的相对误差小于 15 %,不再影响到孔板流量计内部流场;孔板流量计计量流量与实际流量的相对误差随着西城 CNG 管输量的增加而减小,近似满足指数衰减趋势。
      (3)本文所建立的 CFD 数值模拟模型同样适用于对孔板附近污物堆积、孔板轴向入口锐角变钝等几何形状变化对流动情况的影响进行研究,还可以直接推广到喷嘴、文丘里管等节流差压式流量计的分析研究中。