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        電磁流量計

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        探討不對稱流動對電磁流量計測量結果帶來的影響

        來源:www.info-nutrition.com作者:發表時間:2017-06-02 09:29:13

         摘 要  本文采用求解基本方程的辦法, 研究了電磁流量計由于流動不對稱引起的測量誤差。 研究結果發現, 在流動未達到充分發展前, 即使是直線流也會產生較大的測量誤差;而純粹的旋渦不引起附加誤差。

         
             電磁流量計是一種重要的流量測量儀表。它的理論已經比較成熟,許多現象可以用數學模型進行模擬。電磁流量計中關于流動不對稱問題,到目前為止,有關文獻很少。流動的不對稱會對電磁流量計的測量結果帶來一定影響,文獻【1]從實驗的角度分析渦旋流對測量結果的影響。文獻【2】建立了簡單的模vi并進行初步推導,從理論上分析軸向流速分布不對稱問題對測量結果的影響。本文對兩個重要的不對稱流動問題進行數值分析,并對所帶來的測量誤差進行初步探討。
           
         
        由Maxwell方程及一定假設條件下,可推得電磁流量計的基本方程。口前大多數研究者廣泛應用由Bevir于1970年給出的積分公式:公式1
         
            式中:U2一U1是兩電極間的電勢差;A表示對所有空間進行積分;。是流體速度;『為矢量權函數,它是一個只由電磁流量計本身結構決定的量,其表達式為:公式2
         
            式中J為虛電流密度矢量,它是一個由A上的電(而不是磁)邊界條件所決定的量;矢蟹B是磁感應強度。若被測流體內沒有電和磁的源,則J和B
        公式4
         
         
            一般情況下,電磁充量計的信號輸出要受到被測流體速度分布具體形式的影響。可以把管道中任何流動分解成兩種流動的適當組合。其中,一種是沿管道軸線(即Z軸方向)的直線流,它對于管道橫截面上的積分等于被測流量;別一種是純粹的漩渦流,它沿管道橫截面的積分為零,對被測流量沒有貢獻。在此,我們討論這兩種流動中比較特殊的情況。
            I.發展段直線流的影響
            設均勻來流進人直管后,進人發展段。由于發展段上流動對于電磁流量計電極平面是不對稱的,可能會產生測量誤差。考慮流動只存在軸向uj ( r,0,r),推導得到在柱坐標中:
        公式5
         
            2.純粹旋渦流動的影響
            旋渦流在流量測量中經常是使儀表產生誤差的重要原因。正如前面所說,純粹旋渦對流量沒有貢獻,所以,只要儀表對這種流動有輸出,就是誤差。仍考慮均勻磁場的情況,設流動只存在周向vo ( r,6,z>,所以:
        公式7、8和公式9
         
            根據上面所述的公式編寫程序,完成計算工作。
            I.直管發展段平行流
            管道人口處為均勻流動.經過附層面(邊界層)的發展成為管道充分發展層流,本計算將給出人口段的流動發展對流量計輸出信號(即感應電動勢)的影響。
            根據流體力學理論,可以得到近似的流動分布為:
        QQ截圖20170602093306.jpg
         
            山于被積函數比較復雜,因此采用數值積分的方法,求得電極在入口段某一點處的感應電動勢的值,從而得到入口段流動對輸出的影響,即在相同流量下不同流速分布輸出信號的變化。選取R二0.02m; u。二0.1m/s;u二1X10.6矛/。此時Re = 20000
         
            對于一般的游渦流,選取6二0.03;另設R二0.02m, u0二0. lm/s;。二1x10一6/襯/s,經過數值積分,可以發現感應電動勢的值非常小,基本上不會對輸出信號產生什么影響。這是由于磁場方向的在橫截面的左半部和右半部的方向恰好相反,且衰減基本一致,所以對結果的影響基本相互抵消。圖2中畫出對稱位置上的一些純粹旋渦流產生的感應電動勢
        畫出對稱位置上的一些純粹旋渦流產生的感應電動勢
         
        五、結論
            (I)對常規的電磁流量計進行數值模擬,結果表月在管道流量不變條件下,即使是平行管道軸的直戈流,在發展段內速度分布的變化,會帶來流,_,La計感立電動勢的值發生相應變化,所以同一流量下輸出信號和軸向位置有關。
            (2)計算結果還發現,純粹的旋渦流對輸出信號纂本上沒有影響。
         
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