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利用活动调剂期改良进步孔板流量计在设冷水流量测量中的上风

作者: 来源: 公布时候:2017-11-03 09:42:18

        择要: 本文经由过程 CFD 软件对设冷水管道现有安插和别离装置 Etoile 型、管束型和 K-Lab 型流量调剂器后母管孔板流量计截面处的流场进行了阐发。摹拟计较成果显现目前的管道安插无法使测量孔板截面处的流场完整适合旋涡角的请求。3 种活动调剂器对流场均能起必然的改良感化。鉴于 K-Lab 型的布局比管束型更抓松散,是以其更合用于现有管道安插的改进。

 
0 弁言
        孔板流量计因布局简朴和测量精确的长处遍及地利用于核电站各种体系中的流量测量。但是该类流量计的利用前提较为严格,一般请求所测流场为充分生长活动。旋涡、横向活动和非对称活动均会增加测量偏差。经由过程增加孔板流量计前后直管段的长度可以改良流场。但在工程利用中因为空间的限定,年夜口径管道凡是很难到达充分生长活动的直管段长度请求。是以相关标准提出在实际利用中按照以下两个标准判定流场是不是满足孔板流量计测量的请求:
        ①流场内各点旋涡角小于 2°;
        ②管道截面各点速率与截面zui年夜速率的比值与充分生长活动比拟,偏差在 5%以内。
        为了满足上述前提同时减少直管段长度,工程上利用活动调剂器以改良流场,在减少旋涡角的同时使其速率漫衍尽可能靠近充分生长活动。常常利用的活动调剂器按照布局情势的不合分为 Etoile 型、管束型和 K-Lab 型。本文以设冷水母管流量测量为例经由过程阐发明有安插和别离增设上述 3 类活动调剂器后流量测量孔板流量计处的流场,对活动调剂器在设冷水母管流量测量改进中的利用进行切磋。
 
1 多少模型与鸿沟前提
1.1 多少模型
        如图 1 所示,设冷水母管为标准 24”管道,内径 D 约为 590mm;设冷水一般工况下贱量为 2434.55m 3 /h。现有安插中测量孔板流量计上游设有 1 个曲折半径为 1D 的竖直弯头,弯头出口至孔板间隔约为 10D;孔板流量计下流设有 1 个曲折半径为 1D 的程度弯头,弯头入口至孔板间隔约为 5D。假定 3 种活动调剂器均装置于上游弯管出口处并采取标准布局尺寸。此中 Etoile 型调剂器长度为 2D(1180mm);管束型调剂器长度为 2D(1180mm);K-Lab 调剂器厚度为 88mm。活动调剂器出口与下流流量孔板间的间隔均年夜于 4D 以避免调剂器本身对测量流场的扰动。
 设冷水母管布置
1.2 鸿沟前提
        模型中介质为水,属于不成压流体。因为为带有曲折壁面的管道,是以选用 RNG k-ε 模型。管道入口流速按照流量和管道内径为 2.47m/s;湍流定义采取湍流强度和水力半径体例,湍流强度为 2.7%,水力半径为圆管道内径590mm;管道出口范例为 Outflow;采取 SIMPLEC 算法耦合求解压力和速率的耦合;压力耦合采取 Standard,动量、湍活动能和湍流分散采取二阶迎气势式。
 
2 计较成果与阐发
        旋涡角是管道的横截面上某点的流速与管道轴线的夹角。按照摹拟计较成果 4 种工况下贱量测量孔板流量计处截面中各点的旋涡角漫衍如图 2、3、4 和 5 所示。
无调整器时截面漩涡角分布安装 Etoile 型调整器时截面漩涡角分布
        由图 2 可知,因为流体本身具有惯性导致弯头下流流体的活动标的目标并不是立即改变。流体在原本的速率标的目标上仍然保持了必然的速率分量并随间隔衰减,是以导致存在必然的偏离管道轴线的旋涡角。在现有安插工况下贱量测量孔板流量计截面处除紧邻管壁的鸿沟层外旋涡角闪现 1~10°范围内的均匀漫衍,小部分地区到达 12~13°,远年夜于标准中小于 2°的请求,可能造成必然的测量偏差。
安装管束型调整器时截面漩涡角分布安装 K-Lab 型调整器时截面漩涡角分布
        如图 3、4 和 5 所示,在弯管后装置活动调剂器明显减小了旋涡角。Etolie 型调剂器使截面处的旋涡角降落至3.5°摆布。管束型和 K-Lab 型则结果更加较着,除紧邻管壁处的鸿沟层外截面各点的旋涡角均小于 2°且漫衍均匀。首要启事多是调剂器对管道内的流道进行了切割,其产生的通径较小的流道在进步管道轴向速率的同时按捺了其他标的目标的活动从而使旋涡角较着降落。因而可知活动调剂器能明显降落流量测量孔板流量计截面处的旋涡角,此中管束型和 K-Lab 型结果更佳,能完整满足标准中的请求。
 
3 结论
        按照上述的计较和阐发可以获得以下结论:
        ①现有管道安插下设冷水母管流量测量孔板流量计处旋涡角与标准请求存在偏差,可能造成必然的测量偏差。
        ②E-toile 型调剂器能较着降落旋涡角,但加重了与完整生长活动流速漫衍的偏离,仅能起流场整直的感化。
        ③管束型和K-Lab 型调剂器均能降落旋涡角。鉴于 K-Lab 型布局尺寸远小于管束型,K-Lab 型调剂器应为现有设冷水母管流量测量改进的首选。
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