電容式靶式流量計的研究與仿真

本文闡述了電容式靶式流量計的工作原理，設計了基于MSP430F149單片機的電容式靶式流量計的硬件和軟件。采用IAPWS—IF97水蒸汽公式進行密度補償，克服了傳統水蒸汽密度補償方法不能適應工況大范圍變化和不能滿足精度要求的缺陷，提高了測量的精度。采用FLUENT數值仿真軟件模擬圓盤形、圓錐形、球形等3種靶片的受力、流體流經靶片的壓力損失與被測流體質量流量之間的關系，為工程應用中靶片形狀的選擇提供理論依據。

文中主要介紹電容式靶式流量計的測量原理，建立流量測量的核心公式和水蒸汽密度補償公式。[ 設計電容式靶式流量計硬件和軟件程序，并采用FLUENT仿真軟件模擬圓盤形、圓錐形、球形3種靶片的受力、流體流經靶片的壓力損失與被測流體質量流量的關系，為靶片形狀的選擇提供理論依據。
1 原理介紹
如圖1所示，在管道的中心位置放置一個圓盤形靶。流體流動時沖擊靶片，使靶片受到壓力、流體壓力差及粘滯摩擦力等的合力作用。當流量較大時，前兩種力起主導作用。

當流體處于標準工況時，由式（2）可知質量流量Q 與~／F成正比關系；當流體偏離標準工況時，溫度和壓力的變化導致蒸汽密度的變化，蒸汽密度值的變化會對蒸汽的質量流量產生影響，因此在蒸汽流量計量中必須合理的引入溫度、壓力參數，對密度進行修正。這樣因為工況變化引起密度變化，進而產生的質量流量的誤差被消除，從而提高測量的度。選用IAPWS—IF97公式進行密度補償 J。該公式將水和水蒸汽的不同狀態分為5個區域，每個區都有不同的計算公式。工業上zui常用的壓力<16．65 MPa，溫度<600℃范圍的過熱蒸汽和飽和蒸汽分布在第2區和第4區。