淺談平衡式流量計的直管段要求

　　百度詞條：“平衡流量計是一種較為特殊的差壓式流量儀表，源自2003年美國航天飛機主發動機測液氧流量計，由美國NASA采用流量仿真技術設計和研發。它采用獨特的等雷諾數、增加節流件厚度和加工精度，使流動性能接近文丘里，構造依然簡潔、安全，性能有質的飛躍，巧妙的結構設計能在最短的直管段要求下，用相對較小的永久壓損換來較大的穩定差壓，實現高精度長期穩定測量”。

　　平衡式流量計在廠家給出的直管段要求中給出了前0.5D后0.5D的技術要求。這個技術要求在生產實踐中是不能滿足絕大多數實際生產實踐的。

　　平衡式流量計當初是為了解決低雷諾數流體的測量問題，主要就是在層流的流態下的流體流量的測量，也就是航天發動機的液態氧從燃料箱流出后，經發動機的噴口的加熱段氣化進入燃燒室的液態氧的流量，這個在較低的雷諾數的層流流態，使用平衡是流量計可以保證較好的測量性能，同時對液氧的流態又有較好的控制，保證了發動機的穩定工作。

　　層流中摩擦阻力及沿程水頭損失均與流速的一次方成正比，流速分布呈拋物線型。圓管層流流速分布如圖1所示。

　　湍流是自然界普遍存在的流體運動，它只有在流體高速流動（高雷諾數）的情況下才會產生。湍流的基本特征在于其具有隨機性質的渦旋結構，以及這些渦旋在流體內部的隨機運動，因此，湍流能引起相鄰各層流體間動量、能量及濃度等的交換和脈動。

　　由此可以看到在層流條件下，使用平衡式孔板流量計，可以對前后直管段有較低的要求。

　　但隨流體流速的增加，雷諾數的提高，相鄰各層流體間動量、能量及濃度等的交換和脈動。由此帶來經過流量計的節流裝置（孔板）后，就會發生運動分離。

　　這個分離強度與流體的雷諾數高度非線性相關。對于流量計而言就是流出系數與雷諾數高度非線性相關。

　　平衡式孔板流量計也是也一樣，即在湍流條件下，流體流經每個孔時都會發生分離，由于流體流態的影響，每個孔的對應的流體的流體流速的不同，其流經后的分離強度是不一樣的，為了防止盡量小的后端流體分離漩渦的互擾（平衡性），其就要求每個平衡孔的流態盡量相似。

　　如何才能保證流態的盡量相似呢？最佳的手段就是盡量足夠的直管段，讓流體在平衡孔板前充分發展，保證足夠好的運動相似性。這樣才能保證測量性能。

　　根據Langhaar HL公式,L=0.058Re.d對進口沒干擾的光滑圓管，湍流時,L為25，50d。

　　由此，我們在使用平衡式流量計時，要充分考慮直管段對其性能的影響，理想條件下的安裝要求不能作為生產實踐的技術指標使用。