【技术实现步骤摘要】
一种低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组
[0001]本专利技术属于超声波燃气表
，尤其是涉及一种低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组。
技术介绍
[0002]气体超声计量技术已广泛应用在天然气贸易计量行业，相关国际和国家标准、检定规程的颁布也为超声流量表计的应用和推广奠定了技术基础。根据国家标准GB/T39841
‑
2021《超声波燃气表》相关要求，城市家用及中小工商用户的超声燃气表计量范围从0.016m3/h到10m3/h，压损不大于250Pa(带阀)，准确度要求不低于1.5％；其中G1.6家用燃气表流量范围0.016m3/h到2.5m3/h，在此流量区间常规流道设计的雷诺数为15～4000，流体形态变化很大，跨越了层流、过渡流和紊流三个流动状态；如何有效解决流态变化对计量精度的影响，控制制造与应用成本，对超声燃气表模组的设计提出了很高的要求。
[0003]雷诺数(Reynoldsnumber)是一种可用来表征流体流动情况的无量纲数。Re＝ρυd/μ，其中ρ、υ、μ分别为流体的密度、流速与黏性系数，d为一特征长度。雷诺数小，意味着流体流动时各质点间的粘性力占主要地位，流体各质点平行于管路内壁有规则地流动，呈层流流动状态。雷诺数大，意味着惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数Re＜2000为层流状态，Re＞4000为紊流状态，Re介于2000～4000为过渡流状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律、流速的分布等都是不同的，造成管道内流体的平均流速υ与最大流速υ>max
的比值也不相同，如图5为雷诺数小于2000的层流形态，图6为雷诺数大于4000的紊流形态。
[0004]差压式流量计(阻流件)，如孔板流量计，文丘里流量计等，其流出系数C随雷诺数变化而变化；如β值(d0/D)为0.2，其中d0为流量计主流道上最小的直径，D为流量计的输入端直径，雷诺数大于1000时，流出系数C基本保持恒定不变，其中流出系数C，约为0.59；β值(d0/D)为0.7，雷诺数大于100000，流出系数C也可保持恒定不变，约为0.69；其中流出系数C的计算方式为的计算方式为式中qm为质量流量，Δp为差压，ρ为流体的密度，大多数情况下，β值越大，则流出系数C越大；但当雷诺数小于600，大β值的流出系数随雷诺数减小而大幅降低，直至雷诺数降低至20后，则发生逆转，大β值的流出系数小于小β值的流出系数；如图10。这一基本的流体流量变化规律，奠定了微孔旁通流道在低雷诺数情况下平衡补偿主流道微小流量测量值偏大的理论基础。
[0005]在对燃气测量时，燃气表运行过程中流速的不同会形成层流或紊流，从而对测量结果造成影响，目前的超声燃气表大多采用的是反射式的计量模组，其流道截面为矩形结构，并通过在流道内设置整流格栅将气体流通渠道分割成若干个2mm薄的通道，因此单个薄层的气体流态均可控制在雷诺数2000以内的层流状态，避免了不同流体形态变化对测量准确度的影响。但该特征结构存在以下缺陷；
[0006]1、该矩形截面设计同时限制了声道长度设计，即使采用45
°
角单反射，沿声道方向
的速度矢量仅为有效声道长度的导致测量时间差值较小，计量精度受限。
[0007]2、只适用于清洁的燃气，一旦反射面被脏污，声程长度即发生变化，从而影响了计量精度。
[0008]3、每次反射均会损失声能，约3～5dB；同时，回波信号容易产生畸变，需要更多的能量资源做补偿。
[0009]4、高流速压损较大，单一种尺寸大小的模组适用流量范围窄，量程比不超过200：1，需要更多模组覆盖较多的流量测量需求，导致制造成本加大
[0010]因此有必要设计出一种低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组，来解决这些问题。
技术实现思路
[0011]本专利技术提供了一种大量程、低压损、耐脏污且整体制造成本低的低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0013]一种低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组，包括主流道，所述主流道为类文丘里管结构，在所述主流道的输入端和输出端均设置有整流器和超声传感器，在所述主流道的输出端外侧设置有若干旁通流道，所述旁通流道绕所述主流道轴线均匀分布。
[0014]优选的，所述旁通流道包括套装在所述主流道输出端外侧的出气管，所述出气管与所述主流道通过限流孔板相连，在所述限流孔板上开设有若干通流孔，若干所述通流孔绕所述主流道轴线均匀分布。
[0015]如此设置，组合成了旁通流道，且便于组件的安装固定，通过留空能够为主流道进行流量的平衡与补偿，出气管还与燃气表出气管接头密闭连接，使流过主流道和旁通流道的气流流出燃气表。
[0016]优选的，所述主流道分为上游渐缩段、喉部和下游渐扩段，所述喉部为所述主流道上直径最小的位置，所述上游渐缩段是所述主流道输入端到所述喉部之间的位置，所述下游渐扩段是所述喉部到所述主流道输出端的位置，所述主流道上输入端的直径D大于输出端的直径，所述主流道输出端的直径大于喉部的直径d，且所述喉部的直径d与所述输入端直径D的比值d/D为0.4～0.6。
[0017]如此设置，通过控制喉部直径与输入端直径的范围来实现对流态的稳定，同时减小配件安装后产生的涡流对检测结果的影响。
[0018]优选的，所述通流孔的数量为9
‑
18个，所述通流孔的直径d
b
为所述主流道输入端直径D的1/15～1/20，且所述通流孔直径d
b
≥1.6mm。
[0019]如此设置，可以避免出现噎塞流。
[0020]优选的，在所述主流道外侧还套装有外护裙，所述外护裙与所述出气管相连，且所述外护裙的长度不小于所述通流孔直径d
b
的五倍。
[0021]如此设置，可以减少外界气流影响。
[0022]优选的，所述主流道的输出端还固定设置有内护裙，所述内护裙的长度不小于所述通流孔直径d
b
。
[0023]如此设置，分隔主流道气流和旁通气流，不互相影响。
[0024]优选的，所述主流道的长度为L，所述上游渐缩段的长度为主流道长度的3/4，所述下游渐扩段为主流道长度的1/4，上游渐缩段与下游渐扩段的内壁轮廓皆为平滑圆弧切线，且所述上游渐缩段内壁的渐缩角α为3
°
～5
°
。
[0025]如此设置，能够降低压损，稳定主流道流体形态，提高测量精度。
[0026]优选的，所述整流器和所述超声传感器包括进气整流器、出气整流器、进气超声传感器和出气超声传感器，所述进气整流器安装在所述主流道的输入端，所述进气超声传感器安装在所述进气整流器上，所述出气整流器安装在所述出气管内，所述出气超声传感器安装在所述出气整流器上，且所述进气超声传感器的输出端与所述出气超声传感器的输入端相对。
[0027]如此设置，可减少进本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组，包括主流道(2)，所述主流道(2)为类文丘里管结构，在所述主流道(2)的输入端和输出端均设置有整流器和超声传感器，其特征在于：在所述主流道(2)的输出端外侧设置有若干旁通流道，所述旁通流道绕所述主流道(2)轴线均匀分布。2.根据权利要求1所述的一种低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组，其特征在于：所述旁通流道包括套装在所述主流道(2)输出端外侧的出气管(3)，所述出气管(3)与所述主流道(2)通过限流孔板(4)相连，在所述限流孔板(4)上开设有若干通流孔(8)，若干所述通流孔(8)绕所述主流道(2)轴线均匀分布。3.根据权利要求2所述的一种低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组，其特征在于：所述主流道(2)分为上游渐缩段(21)、喉部(22)和下游渐扩段(23)，所述喉部(22)为所述主流道(2)上直径最小的位置，所述上游渐缩段(21)是所述主流道(2)输入端到所述喉部(22)之间的位置，所述下游渐扩段(23)是所述喉部(22)到所述主流道(2)输出端的位置，所述主流道(2)上输入端的直径D大于输出端的直径，所述主流道(2)输出端的直径大于喉部(22)的直径d，且所述喉部(22)的直径d与所述输入端直径D的比值d/D为0.4～0.6。4.根据权利要求3所述的一种低雷诺数流态自动补偿的超声燃气表模组，其特征在于：所述通流孔(8)的数量为9
‑
18个，所述通流孔(8)的直径d
b
为所述主流道(2)输入端直径D的1/15～1/20，且所述通流孔(8)直径d
b
≥1.6mm。5.根据权利要求4所述的一种低雷诺数流态自动补偿的超...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，杜建春，陈兵，曹晶，朱保宁，
申请(专利权)人：天津新科流量科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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