氣體渦輪流量計是法定認可的用于燃氣貿(mào)易計量的三大流量儀表之一,因其具有高精度、高可靠性、量程比大、重復性好、壓損小等優(yōu)點,被廣泛用于天然氣計量領(lǐng)域,是關(guān)系現(xiàn)代生產(chǎn)、民生和國家發(fā)展的重要計量器具。隨著大量的氣體渦輪流量計被用于貿(mào)易計量,需要對其性能提出更高的要求。

本文采用計算流體力學方法結(jié)合理論以及實驗對80mm口徑的CNi M-TM系列氣體渦輪流量計進行研究,結(jié)合渦輪流量計流道內(nèi)的速度分布對其壓力損失進行了分析討論。

主要研究工作和結(jié)果如下:

(1)對渦輪流量計進行工況條件下不同流量值的數(shù)值模擬研究,得到流道內(nèi)部速度分布、壓力分布等數(shù)據(jù)。采用音速噴嘴氣體流量標準裝置進行實驗,實驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果差別很小。分析不同流量下渦輪流量計各部件對總壓力損失的影響及壓力損失與流速的關(guān)系,得到流速與壓力損失的二次函數(shù)關(guān)系;

(2)計算數(shù)據(jù)獲得渦輪流量計各部件的壓損系數(shù),并分析各部件對壓力損失的影響。結(jié)果表明,后導流器相對于其他部件是壓力損失的主要因素,約占總壓力損失的一半,隨著流速的增加其壓力損失占總壓力損失的比例上升了12.06%。這為該型號氣體渦輪流量計減小壓力損失的優(yōu)化提供依據(jù);

(3)根據(jù)以上結(jié)論,結(jié)合渦輪流量計流道內(nèi)部的速度分布情況提出渦輪流量計的改進方案,優(yōu)化后導流器的幾何結(jié)構(gòu)并進行數(shù)值模擬計算,結(jié)果表明,新后導流器的壓力損失比原后導流器最高減少了121Pa,采用新后導流器的渦輪流量計比原渦輪流量計減少了6.02%以上的壓力損失。