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渦輪流量計測量溫變黏性液體的全面探索
發布時間:2025-03-03 08:25:58

渦輪流量計通過流體沖擊其葉輪旋轉,將流體的動能轉化為機械能測量流量,其獨特的機制在多數流體測量中表現優異,其在化工、石油行業有廣泛的應用。溫變黏性液體是黏度會隨溫度發生變化的液體。在測量溫變黏性液體(如芥酸)時,渦輪流量計產生了較大誤差。芥酸常溫為結晶體,為方便泵送,需對芥酸加熱融化,加熱后芥酸黏度逐漸降低,黏度的變化對渦輪流量計計量精度造成影響,這不僅影響生產過程的穩定性,還可能引發工藝波動、設備損壞乃至安全事故。

目前黏度對渦輪流量計計量影響的研究方法可分為數學模型研究、實驗研究和仿真研究3種。在理論探索方面,López-González等應用質量守恒方程、能量守恒方程、動量方程和角動量守恒方程建立了渦輪流量計的數學模型,為后續研究及仿真奠定基礎; 趙建亮對不同口徑的渦輪流量計進行水實驗和多黏度實驗,研究結果表明,黏度增大時測量線性度有所提升,且小口徑流量計對黏度變化的敏感度更高;Guo等利用多重參考系對渦輪流量計的結構進行優化,有效降低了黏度對測量精度的影響; 張永勝等創新性地提出了基于Fluent軟件的六自由度模型,通過實驗驗證了其在流體測量中的可行性,為渦輪流量計的仿真研究開辟新的道路。針對有結晶的流體,Caldas等設計了一款切向式渦輪流量計,旨在提高對有結晶流體測量的適應性。李宜霖、孫興偉等研究不同黏度泥漿對測量的影響,并對切向式流量計的結構進行優化;Rochmanto等利用空氣對壓縮可燃氣進行標定,提出了運動黏度作為校準標準的新思路。

在渦輪流量計測量特性的廣泛研究中,國內外學者采用將不同黏度流體混合的方法,有效調控實驗流體的黏度范圍,從而深入探討黏度變化對渦輪流量計測量性能的影響機制。然而,不同黏度流體混合可實現黏度變化,但與單一流體仍存在區別,流體物理性質(如密度)并不完全相同,在相同驅動力下,密度較大的液體由于慣性力作用流動更慢。因此,利用芥酸作為實驗流體,對渦輪流量計進行不同黏度點、不同流量點的實驗,對數據進行分析,利用ExpDec2數學模型對儀表系數進行擬合,對于提升測量精度、保障生產安全具有重要意義。

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