根据生产厂家所给的直管段的要求,提出了前0.5D后0.5D的技术要求。这一工艺要求在大多数实际生产实践中都无法满足。最初的平衡流量计是用来解决低雷诺数流体测量问题的,主要是在层流中的流动状态,即航天发动机的液体氧从燃料箱中流出之后,经过发动机喷口的加热段,使液体氧气流入燃烧室,此为低雷诺数的层流状态,采用平衡流量计能保证良好的测量性能,在此基础上,更好地控制液氧的流动状态,确保发动机稳定工作。层内摩擦阻力和沿程水头损失都与一次流动速度成正比,流速分布呈抛物线型。扰动是自然界中普遍存在的流体运动,而这种运动只有在高速流动(高雷诺数)时才会出现。紊流的基本特点是它具有随机特性的旋涡结构,并且它在流体中是随机运动,所以湍流可以引起相邻层间动量、能量、浓度等的交换和脉动。
可见,在层流条件下,采用平衡孔板流量计,可降低前后直管段的要求。但是随着流速的增加,雷诺数的增加,相邻层间动量、能量、浓度等交换与脉动之增大。在引入流经流量计的节流装置(气孔)后,将发生运动分离。这种分离强度与流体的雷诺数高度非线性相关。对流量计来说,就是流出系数与雷诺数高度非线性相关。均衡孔板流量计也是如此,即在湍流条件下,流体流经每一个孔时都会发生分离,由于流体流态的影响,各孔内相应流体的流速有所不同。它的分离强度不同,它要求各平衡孔的流态尽可能相似,以防止后端流体尽可能小地分离漩涡(平衡),它要求各平衡孔的流态尽可能相似。
怎样才能保证流的尽可能相似呢?最好的方法是尽可能使直管段足够长,使流体在平衡孔板之前充分发展,保证足够好的运动相似度。从而保证了测量的性能。按照LanghaarHL公式,L=0.058Re.d对进口未干扰光滑圆管,在湍流条件下,L=25→50d。
因此,在使用平衡流量计时,应充分考虑直管段对流量特性的影响,理想情况下的安装要求不能作为生产实践的技术指标。