偏心文丘里管的結(jié)構(gòu)與測(cè)流原理

1、偏心文丘里管的結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的文丘里管由入口圓管段、收縮段、喉管段和擴(kuò)散段組成，一般入口圓管段長等于入口圓管管徑，喉管段長等于喉管管徑，其結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示。傳統(tǒng)文丘里管收縮段呈軸對(duì)稱徑向收縮，喉管段明顯抬高，這種結(jié)構(gòu)容易對(duì)灌溉輸水管道中的固體粗顆粒污物形成攔截淤積，從而影響文丘里管的正常測(cè)流。偏心文丘里管的組成結(jié)構(gòu)與普通文丘里管基本相似，也是由入口圓管段、收縮段、喉管段和擴(kuò)散段組成，但是改變了入口收縮方式和出口的擴(kuò)散方式，即其收縮段集中向圓管底部呈偏心收縮，直至與喉管段相接，擴(kuò)散段向上部呈偏心擴(kuò)散，喉管段長與喉管直徑相等，其結(jié)構(gòu)如圖1（b）所示。偏心文丘里流量計(jì)消除了底坎，明顯提高了雜質(zhì)通過能力，避免在喉管段前發(fā)生淤堵。偏心文丘里管的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括喉管段縮徑比（喉管直徑d與入口圓管直徑D之比）、收縮錐角α1及擴(kuò)散錐角α2等。

2、測(cè)流原理

偏心文丘里流量計(jì)是以偏心文丘里管替換普通文丘里管而形成的一種測(cè)流裝置，其結(jié)構(gòu)形式與普通文丘里流量計(jì)有所差別，但測(cè)流原理基本相同，仍屬于差壓類量水設(shè)備。當(dāng)水流流經(jīng)偏心文丘里管收縮段時(shí)，過流面積逐漸減小，流速增加，壓力下降，在喉管段壓力降到最低值。經(jīng)此節(jié)流作用，偏心文丘里管的入口圓管斷面與喉管段斷面必定存在著一定壓力差，由流體的連續(xù)性方程和能量方程可推導(dǎo)出流量計(jì)算式：

式中：Q為管道流量（m3/s）；β為喉管段縮徑比；D為入口圓管內(nèi)徑（m）；ΔP為入口圓管與喉管斷面的壓力差（Pa）；ρ為流體密度，取ρ=1000kg/m3；ε為液體膨脹系數(shù)，對(duì)于不可壓縮性流體取ε=1；C為流出系數(shù)，定義為通過文丘里管的實(shí)際流量與理論流量的比值。

流出系數(shù)C是差壓式流量計(jì)節(jié)流件的重要參數(shù)之一，一般與節(jié)流裝置的材質(zhì)、形狀、尺寸、加工精度、取壓位置、雷諾數(shù)等諸多因素有關(guān)，差壓式流量計(jì)在使用前必須進(jìn)行流出系數(shù)的測(cè)定。對(duì)于本文研究的偏心文丘里管測(cè)流裝置而言，只有當(dāng)其流出系數(shù)為一常數(shù)或接近常數(shù)時(shí)，流量與壓差之間的拋物線關(guān)系趨于穩(wěn)定（如式（1）所示），才可以用于管道測(cè)流。
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