選擇水流量標準裝置，管道直徑300mm,測量段.上游長度約7000mm,下游長度5000mm,滿足流量計的安裝要求，并選用一種插入式超聲波流量計。其測量原理為超聲波束在液體中傳播時，流體的流動使傳播時間產(chǎn)生微小變化，且傳播時間的變化與液體的流速成正比，從而得到液體的流速。水溫29.3℃,通過查表可得取水的運動粘度v=8.2x10-7m2/s,并根據(jù)邊界層效應(yīng)，平均流速選取(0.242+0.013)R=38.25mm(即rx=111.75mm)。同時,為了使實驗結(jié)果具有較好的對比性，單點流速法選擇與其相接近的位置,流量計探頭安裝位置rx=110mm,即距離管道內(nèi)壁40mm處。兩種方法試驗時，流速從0.5m/s開始，以0.5m/s為測量間隔,逐漸將流速增加至3.5m/s,測量不同流速時的標準流速與被測流速,并采用單點流速法，以被測流速為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計算平均流速;然后，采用平均流速法，以被測平均流速計算被測流量。其中,平均流速法是通過在平均流速測量點直接測得流速，并采用流速與流量計算公式得到流量。將兩種方法測:量計算得到的流量與標準流量進行計算,即可得到示值誤差。
1 實驗結(jié)果
1.1單點流速法測量數(shù)據(jù)
單點流速法測量數(shù)據(jù)與計算結(jié)果如表1所示。
由表1可知,被測平均流速均小于被測流速，且差值會隨流速的增加而逐漸變大;被測流速與標準流速存在一定的差值，當流速在3.5m/s左右時，與標準流速相差可達0.053m/s,與被測平均流速差值約為0.04m/s。差值產(chǎn)生的主要原因是測量管道的口徑、超聲波探頭的安裝位置、雷諾數(shù)與n值的計算取舍。此外，流量的穩(wěn)定性也是不可忽略的因素。
2 平均流速法測量數(shù)據(jù)
平均流速法測量數(shù)據(jù)與計算結(jié)果如表2所示。
由表2可知,通過流量計測量可得被測平均流速,可直接計算流量,過程較為簡單,且不涉及雷諾數(shù)等參數(shù),減小了附加誤差。
2 實驗結(jié)果分析
插入式超聲波流量計適用于大口徑管道的測量,實驗選用的DN300mm管道,由于超聲探頭離管壁較近，在管壁摩擦力的作用下,會造成低流速情況下邊界層較厚，影響較大,但邊界層會隨流速的增加而逐漸變薄,且大部分流體處于正常的紊流狀態(tài)，影響較小，使流速趨于標準流速。因此，根據(jù)表1、表2的數(shù)據(jù)可知，在流速相近的情況下，當單點流速法和平均流速法在低流速時，前者誤差優(yōu)于后者,且二者均為負值。同時，隨著流速的增加，誤差值會逐漸接近,變?yōu)檎?，且后者?yōu)于前者。
