特定整流形態的流體管路的制作方法

本發明屬于流量測量領域，具體涉及一種特定整流形態的流體管路布置，采用該種流體管路布置的速度式流量計不需要前后直管段，且可以雙向計量。

背景技術：

流體流動形態：在流體管道內某一特定范圍內的不同位置流體質點的流速分布即為該范圍內的流體流動形態。

層流：流體質點僅沿著與管軸平行的方向作直線運動，質點無徑向脈動，質點之間互不混合。

湍流：流體質點除了沿管軸方向向前流動外，還有徑向脈動，各質點的速度在大小和方向上都隨時變化，質點互相碰撞和混合。

雷諾數(Re)：一種可用來表征流體流動形態的無量綱數。Re＝ρvd/μ，其中v、ρ、μ分別為流體的流速、密度與黏性系數，d為一特征長度。例如流體流過圓形管道，則d為管道的當量直徑。利用雷諾數可區分流體的流動是層流或湍流，也可用來確定物體在流體中流動所受到的阻力。

流體流動形態處于哪一個狀態是通過流體的雷諾數Re來進行判斷的，Re≤2000時，流動為層流，此區稱為層流區；

Re≥4000時，一般出現湍流，此區稱為湍流區；

2000<Re<4000時，流動可能是層流，也可能是湍流，該區稱為不穩定的過渡區。

理想狀態下，流體在封閉圓管道內流動時，由于流體粘度、管壁摩擦力的影響，使得處于圓心的流體流速最快，靠近管壁的流體流速最慢，因此在管道橫截面上的流速分布就象一個拋物面，靠近軸心處流速最快，隨著離軸心越遠，流速逐漸降低。

平均流速：由于流體都有黏性，流體在管中流動時，在同一截面上各點的流速是不相同的。因此為方便計算，引入一個平均流速的概念，即假設過流斷面上各點的流速均勻分布。假設流體橫截面的面積為A，在單位時間s內流過該橫截面的流體體積為Q_v，則平均流速V＝Q_v/(A*s)。

速度式流量計：根據流體的一元流動連續方程，以測量流體在管道內截面上的平均流速作為測量依據來計算流量的流量計。對于速度式流量計來講，只有流動形態處于理想狀態的流體才能夠準確測量平均流速。前后直管段：在現實的流體管道中，由于有彎頭、偏心大小頭、調節閥等擾流部件，會形成渦流、橫向流等，導致流體流動形態不成理想狀態。在經過擾流部件后，需要經過一定的直管段的流動后，流體流動形態才能恢復成理想狀態。

因此，速度式流量計在流量計前需要有一定長度的直管段，在流量計后也需要一定長度的直管段以確保流量計位置的流體流動形態處于理想狀態。如圖1和圖2所示，不帶整流器的計量管路布置要求是前直管段的長度至少是測量管路內徑的20倍。如圖3和圖4所示，即使設置整流器前直管段的長度也至少是測量管路內徑的10倍。

技術實現要素：

本發明的目的旨在提供一種特定整流形態的流體管路，采用該種管路布置的速度式流量計過程入口到過程出口法蘭端面到端面的距離可以不超過3倍直徑，不需要前后直管段，且可以雙向計量。

本發明提供一種特定整流形態的流體管路，包括，入口導流腔、前擾流腔、前整流腔和測量直管道；入口導流腔一端與過程管道相通，另一端與前擾流腔相通；前擾流腔與前整流腔相通；前整流腔與測量直管道的一端相通。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：入口導流腔為“L”型。

作為優選，入口導流腔與前擾流腔相通一端的管路垂直與前擾流腔。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：前擾流腔和/或前整流腔設置在測量直管道的圓周外側。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：前擾流腔和前整流腔之間設置整流環。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：前擾流腔內設置節流環。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：整流環和節流環平行設置。

作為優選，整流環和節流環的開口方向向反。

作為優選，節流環與整流環的開口寬度比為1:1.2-1.5。

作為優選，節流環開口的寬度為20mm。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：前整流腔具有導流錐；導流錐設置在測量直管道的入口處。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：測量直管道與過程管道相垂直。

作為優選，測量直管道具有測量前區、測量區；測量前區與前整流腔相鄰。

作為優選，測量前區的長度為測量直管道內徑的3倍。

作為優選，測量直管道還具有測量后區。

作為優選，測量后區的長度為測量直管道內徑的3倍。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：還包括出口導流腔、后擾流腔、后整流腔；出口導流腔一端與過程管道相通，另一端與后擾流腔相通；后擾流腔與后整流腔相通；后整流腔與測量直管道的另一端相通。

進一步，本發明提供一種特定整流形態的流體管路，還可以具有這樣的特征：特定整流形態的流體管路由主體、兩個測量直管和兩個整流罩構成。

作為優選，主體具有測量區；測量前區、測量后區分別設置在兩個測量直管內；兩個測量直管固定在主體的測量區的兩端。

作為優選，前擾流腔、后擾流腔設置在主體上，且處于測量區的兩端。

作為優選，入口導流腔、出口導流腔設置在主體的兩側。

作為優選，前整流腔、后整流腔分別設置在兩個整流罩上；兩個整流罩分別固定在主體的前擾流腔、后擾流腔的兩側。

發明的作用與效果

本發明提供一種特定整流形態的流體管路，可用于各種原理的速度式流量測量；整體安裝長度要求可降低至要安裝流量計管路直徑的3倍；不需要前后直管段即可測量流量；采用對稱布置設計，可以對正、反雙向流體的流動形態進行整流，不論流向的正或反，在測量區域流體流動形態都能達到理想狀態。

附圖說明

圖1是傳統的不帶整流器單向計量管路布置。

圖2是傳統的不帶整流器雙向計量管路布置。

圖3是傳統的帶整流器單向計量管路布置。

圖4是傳統的帶整流器雙向計量管路布置。

圖5是本發明的特定整流形態的流體管路的外形圖。

圖6是本發明的特定整流形態的流體管路的半剖圖。

圖7是本發明的特定整流形態的流體管路的半剖立體圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的描述。

如圖5、圖6和圖7所示，特定整流形態的流體管路由主體1、兩個測量直管2和兩個整流罩3構成。

兩個測量直管2通過螺釘4固定在主體1上。兩個整流罩3通過螺釘5頁固定在主體1上；整流罩3和主體1之間的連接面設置密封圈6進行密封。

特定整流形態的流體管路的內部具有如下區域：入口導流腔10、前擾流腔20、前整流腔30、測量直管道40、后整流腔50、后擾流腔60和出口導流腔70。入口導流腔10一端與過程管道相通，另一端與前擾流腔20相通；前擾流腔20與前整流腔30相通；前整流腔30與測量直管道40的一端相通。測量直管道40的另一端與后整流腔50相通；后整流腔50與后擾流腔60相通；后擾流腔60與出口導流腔70一端相通，后擾流腔60的另一端與過程管道相通。

入口導流腔10設置在主體1上，為“L”型，具有水平段11和垂直段12。水平段11可以通過法蘭與過程管道相同，且于過程管道處于一直線上，管徑大小也與過程管道相同。垂直段12與前擾流腔20相垂直。

前擾流腔20由主體1上的空腔構成，且處于測量直管道40的圓周外側。前整流腔30設置在整流罩3上，同樣也處于測量直管道40的圓周外側。整流環31設置在前擾流腔和前整流腔之間，由測量直管2外壁外凸外延構成。節流環32設置在前擾流腔內，由整流罩3的內壁外凸外延構成。整流環31和節流環32平行設置，其兩者的開口方向相反。節流環32的開口寬度a與整流環21的開口寬度b之比為1:1.2-1.5。節流環32的開口寬度a的最佳值為20mm。

當然，整流環31和節流環32的開口方向也可以同向，但沒有開口方向相反設置整流效果好。另外，節流環32可以設置在測量直管2外壁外凸外延構成；而整流環31設置在整流罩3的內壁外凸外延構成。

前整流腔30具有導流錐33，且處于在測量直管道40的端口處。導流錐33由整流罩3上的三角凸起構成。

測量直管道40與過程管道相垂直。測量直管道40具有測量前區41、測量區42和測量后區43。測量前區41、測量后區43分別由兩個測量直管2構成。測量區42由主體1內的通孔構成。測量前區41、測量區42和測量后區43內徑相同，都為D，共同構成測量直管道40。測量前區41的長度為測量直管道內徑D的3倍；測量后區43的長度為測量直管道內徑的3倍。

后整流腔50、后擾流腔60和出口導流腔70的結構分別與前整流腔30、前擾流腔20、入口導流腔10的結構相同，呈對稱設置，不再重復敘述。

特定整流形態的流體管路的工作原理：

整個管路通過法蘭進行過程連接，測量管路的口徑小于過程連接口徑。過程管道來的流體流動遵從如下路線：入口導流腔—>前擾流腔—>前整流腔—>測量前區—>測量區—>測量后區—>后整流腔—>后擾流腔—>出口導流腔。

在前擾流腔內，流體的流動形態被打散，然后在前整流腔內整流，使得其在進入測量管路時流動形態分布均勻，然后再經測量前區流入測量區域，此時測量區域內的流體流動形態就會變成理想狀態。從測量區流體出來后進入測量后區，然后后經過后整流腔進入后擾流腔，然后從出口導流區進入過程管道。

測量管路的內徑是根據過程管道的內徑來進行選擇的，一般為過程管道內徑的60～80％。測量前區和測量后區的壁厚為2。

流體到達前擾流腔后，流體流態在此處被打散，形成雜亂無章的紊流，在整流環的作用下進入整流腔，然后在整流環與節流環之間的區域被整流，使得流體在節流環各位置的流速分布均勻。整流完成的流體在導流錐的導流作用下進入測量前區，在此處流體的流態發展成充分發展紊流，即成為理想狀態的流體形態，然后進入測量區域，在測量區域可以使用不同原理的速度式流量測量方法進行流速測量。從測量區域出來后流體進入測量后區，然后經后整流區、后擾流區，從出口導流腔進入過程管道。

由于前、后整流區的整流，使得在確保測量管路的流體流動形態也可達到理想狀態的前提下，將測量前區、測量后區的長度縮短到測量管路內徑的3倍，從而減少整個管路的尺寸。

本發明的保護范圍包括但不限于以上實施方式，本發明的保護范圍以權利要求書為準，任何對本技術做出的本領域的技術人員容易想到的替換、變形、改進均落入本發明的保護范圍。