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1、2013拉儀表技術(shù)與傳感器2013第3期InstrumentTechniqueandSensorNo．3電容式靶式流量計的研究與仿真彭珍瑞，盧海林(蘭州交通大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，甘肅蘭州730070)摘要：闡述了電容式靶式流量計的工作原理，設(shè)計了基于MSP430F149單片機(jī)的電容式靶式流量計的硬件和軟件。采用IAPWS—IF97水蒸汽公式進(jìn)行密度補(bǔ)償，克服了傳統(tǒng)水蒸汽密度補(bǔ)償方法不能適應(yīng)工況大范圍變化和不能滿足精度要求的缺陷，提高了測量的精度。采用FLUENT數(shù)值仿真軟件模擬圓盤形、圓錐形、球形等3種靶片的受力、流體流經(jīng)靶片的壓力
2、損失與被測流體質(zhì)量流量之間的關(guān)系，為工程應(yīng)用中靶片形狀的選擇提供理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：靶式流量計；單片機(jī)；FLUENT數(shù)值仿真中圖分類號：TH814文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1002—1841(2013)03—0040—04ResearchandSimulationonCapacitiveTargetFlow-meterPENGZhen·rui，LUHai—lin(SchoolofMehatronicEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070，China)Abstract：O
3、peratingprincipleofcapacitivetargetflow-meterwaselaborated．Controldiagramandsoftwareflowchartofcapac—itivetargetflow—meterbasedonMSP430F149singlechipweredesigned。IAPWS—IF97steamformulawasusedfordensitycom—pensation．Thedisadvantagethattraditionalsteamdensitycompensati
4、onmethodcannotbothfitthewiderangeofchangesinindus-trialconditionsandsatisfytheprecisiondemandisovercome．ThemeasurementprecisionWasraised．Therelationshipamongtheforce，thepressurelossoffluidflowingthroughthetargetandthemassflowratesofthetestedfluidunderdisc—shaped，coni
5、calandsphericaltargets，wassimulatedbyusingFLUENTnumericalsimulationsoftware．Theresultsprovidetheorybasisforthechoiceoftargetshapeinengineeringapplication．Keywords：targetflow—meter；singlechip；FLUENTnumericalsimulation0引言文中主要介紹電容式靶式流量計的測量原理，建立流量測量的核心公式和水蒸汽密度補(bǔ)償公式。[設(shè)計電容式
6、靶式流量計硬件和軟件程序，并采用FLUENT仿真軟件模擬圓盤形、圓錐形、球形3種靶片的受力、流體流經(jīng)靶片的壓力損失與被測流體質(zhì)量流量的關(guān)系，為靶片形狀的選擇提供理論依據(jù)。1原理介紹如圖1所示，在管道的中心位置放置一個圓盤形靶。流體流動時沖擊靶片，使靶片受到壓力、流體壓力差及粘滯摩擦力等的合力作用。當(dāng)流量較大時，前兩種力起主導(dǎo)作用，靶片的總受力F可以表示為：圖1靶式流量計原理2F=(1)靶片直徑與管道內(nèi)徑之比。二當(dāng)雷諾系數(shù)R大于2030時，流量系數(shù)k趨向于常數(shù)，因式中：，為靶片受力；后為阻力系數(shù)；p為介質(zhì)密度；為流體平此體積流量Q
7、和靶片所受作用力F的開方呈線性關(guān)系。均流速；A為靶片面積。文獻(xiàn)[5]求得電容式靶式流量計的流量公式：由A=耵／4及流體質(zhì)量=p··，流量計算關(guān)系為：1一1一Q=ktkD(寺一盧),／,orPQ=klk。D(寺一JB)F(2)=Kjcxp0(4)1Qv=klkD(音一盧)(3)式中：P。為當(dāng)前工況下的設(shè)計密度；K為流量公式簡化后的比例系數(shù)。式中：Q為流體的質(zhì)量流量，kg／h；Q為流體的體積流量，當(dāng)流體處于標(biāo)準(zhǔn)工況時，由式(2)可知質(zhì)量流量Q與~／Fm。／h；k。為常系數(shù)；k為流量系數(shù)(~／i)；D為管道直徑；盧為成正比關(guān)系；當(dāng)流體
8、偏離標(biāo)準(zhǔn)工況時，溫度和壓力的變化導(dǎo)致收稿日期：2012—04—23收修改稿日期：2012—12—15蒸汽密度的變化，蒸汽密度值的變化會對蒸汽的質(zhì)量流量產(chǎn)生第3期彭珍瑞等：電容式靶式流量計的研究與仿真4l影響，因此在蒸汽流量計量中必須合理的引入溫度、壓力參數(shù)，17
