管道流場整流器

管道流場整流器管道流埸整流器1223蔡星汶苗君易IW子良胡志忠1閾立成功大孥航太科技研究中心流量^，^室2閾立成功大孥航空太空孥系3私立高苑科技大孥雷子工程孥系摘要流量量測之技彳標在工棠上的使用已十分角屯熟,雁用的簸圉亦相富地腐泛?，F(xiàn)今的流量言十蘸具有桎高的精碓度及可靠性，但在量測中，安裝效雁所帶來的影^劄不容忽視。如何避免流量言十受安裝效雁之影^,畏久以來，始#冬是言午多暮家孥者所熟衷的研究言果題之一。例如各阻流件(鷺管、巽徑管、^^等)所造成的不封稍流埸分布及管道中的漩流(Swirl),封於流量言十的言十量性能均曹造成不良影^。因此，減少管道安裝效雁的研究一直是此鎮(zhèn)域所探索的重黑占，而消除安裝效雁的有效方法之一，即是於管道中裝置流埸整流器，改善管道中的流埸分怖，以符合流量言十的操作需求。在Laws及Ouazzane[1]的研究中，各吉合了^放式Etoile型整直器輿Laws型整流器之使用，業(yè)將其安裝在孔口板流量言十之上游，而整直器上游之入口流況則舄不同^度(分別舄全^、50%?^及70%眉皂^)之球^o*a^果^示，在整流器下游2.5D位置之截面上，管道中速度埸的分布輿完全畿展流之速度分布，雨者之冏的森差不超遏6%。^於整直器的哉言十，除硝考慮因截流所造成的摩損外，整直器封於管道中速度埸的干援也是研究人景考量的重黑占之一。Xiongetal.[2]即分別探言寸三豐重不同的整流器及上游鷺管封於管道中速度埸的影^。研究各吉果^示，流經(jīng)透孔式整流器所造成的速度援勤，到了整流器下游4D的位置即因嗔流(Jet)之混合而衰退，而在未安裝整流器的情況下,管道之安裝效雁封於流埸所造成的干援則可能到了下游25D的位置才逐漸衰減。此外，229文獻中同畤指出,相段於管束式整直器，透孔式整流器封於重整管道流埸具有更好的效率。此外,Akashietal[3],Wilcox[4],Gallagheretal[5],Laws[6],Dutertreetal[7],Estradaetal[8]等人，曾^^?出遹合各豐重不同流量言十使用的整流器,業(yè)取得暮利言午可。^於流埸整流器之哉言十及使用，在ISO5167-1,2003差摩裝置測,，醴,，檬率[9]中，提供了5豐重不同的哉言十做舄參考。整流器在工程上的雁用，必硝依披琨地^隙的操作倏件及球境做出遹富^整,本研究之目檬舄哉言十一可有效減少管道中漩流業(yè)改善流?Sffi性的流埸整流器法宿短流埸畿展舄完全畿展流所需之管路畏度。整流器哉言十的重要參數(shù)包括孔洞之位置、大小、排列方式以及孔板厚度。此外，此哉言十必硝符合低裂造成本、加工及安裝便利、性能系置定且耐久使用之原則。整流器的性能瀝信式，閾隙上常引用AGA-3[10]所提供的瀝信式項目做知衣撮瀝信式的內(nèi)容主要包含整流器封於，（1）完全畿展流的影?,（2）ffi不同平面鷺管下游流埸的速度0埸之改善，（3）非封稍流埸（半^^H）下游速度分布之改善，（4）管道中存在漩流（大於25）0畤，流埸經(jīng)整流彳復(fù)漩流之??（角度不得大於2）[11]。一般而言，經(jīng)遏整流器改善彳菱的流埸，其速度分布輿完全畿展流之速度分布冏的燮巽若小於?2.5%,如此始可禍舄具有改善流埸品^效果之整流器。本研究首先在成功大孥航太系流醴感測系^*a室之完全畿展管流^??行，此哉^舄一^放式管路，收編段直彳至比舄3:1,^，^流醴舄空麻。此管流哉^全畏舄8m,瀝信式匾截面管彳至畏50mm,瀝信式匾前直管段畏5m,管道中最高流速可建40m/s,紊流弓魚度低於5%0*^^容包含AGA-3所規(guī)簸之瀝信式項目(包括完全畿展流、雨不同平面鷺管、半^^H),#使用Dantec定溫型熟舍泉測速俵來量測管道中流醴的速度分布及紊流弓魚度。此外，舄搭配整流器逵行流量言十之校正工作，本研究亦使用成功大孥航太中心流量^，^室之檬率流量系統(tǒng)逵行^，^,此^，^室舄一通遏TAF言忍^之流量校正及MMW23043^室,常摩下的流量?H^10~2.4X10m/h,ft充不碓定度舄0.31%。本研究所哉言十的整流器其孔洞直彳至舄3mm、厚1.2mm,透孔率的70%,可依不同的^，^需求#搭配各椒畏度的管道，安裝於管流系統(tǒng)上。在成功大孥航太系逵行之W^,主要以整流器金十於不同的入口流況逵行瀝信式，比段整流彳復(fù)的流埸輿完全畿展流之冏的差巽，以言平估整流器之效果#逵一步修改哉言十參數(shù)。若要W琨各椒阻流件封於流量量測之影^,W，^繁多，所費不貸。因此，吾人亦使用言十算流醴力孥(CFD)之方法逵行流埸整直器的模攝分析并采用的CFD款醴舄FLUENT,再配合W^?行，^^工作。參考文獻.E.M.LawsandA.K.Ouazzane,“Afurtherinvestigationintoflowconditionerdesignyieldingcompactinstallationsfororificeflowmetering,"FlowMeas.Instrum.,vol.6,1995,pp.187-199..W.Xiong,K.Kalkuhler,WolfgangMerzkirch,“Velocityandturbulencemeasurementsdownstreamofflowconditioners,”FlowMeas.Instrum.,vol.14,2003,pp.249-260..K.Akashietal,“Straightener”，U.S.PatentNo.3,840,051,1974..P.Wilcox,“PipeRectifierforStabilizingFluidFlow”，U.S.PatentNo.5,255,716,1974..J.Gallagheretal,“FlowConditionerProfilePlateforMoreAccurateMeasurementofFluidFlow”，U.S.PatentNo.5,529,093,1996..E.M.Laws,“FlowConditioner”，U.S.PatentNo.5,762,107,1998..D.Dutertreetal,“FlowConditionerforAGasTransportPipe”，U.S.PatentNo.6,145,544,2000..H.Estradaetal,“TurbulenceConditionerforUseWithTransitTimeUltrasonicFlowmeter”，U.S.PatentNo.6,647,806B1,2003.ISO5167-1:Measurementoffluidflowbymeansofpressuredifferentialdevicesinsertedincircularcross-sectionconduitsrunningfull--Part1:Generalprinciplesandrequirements,InternationalOrganizationforStandardization,2003..AGAReportNo.3,“OrificeMeteringofNaturalGasandOtherRelatedHydrocarbonFluids”，AmericanGasAssociat