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浅析水表分界流量与计量准确性的关系
淮北矿业集团公司朔里煤矿黄儒林
内容摘要：本文浅析水表分界流量的概念、流体中雷诺系数的确定、分界流量与公称流量的关系，以及影响水表计量性能的流量值。
关键词：分界流量与公称流量计量性能水表
1.概述 在水表检定过程中,分界流量都作为检定规程中一个重要的技术指标。就水表流量而言，从最小流量到过载流量，把这个范围分割成“高区”和“低区”两部分。在“高区”和“低区”中，也各存在一个最大的误差。最大误差则是判别水表特性的主要标准。 水表检定规程中也明确规定了水表的示值误差限这个标准：①从最小流量Qmin（包括Qmin）到分界流量Qt（不包括Qt
2、的低区为±5%；②从分界流量Qt（包括Qt）到过载流量Qmax（包括Qmax=2Qn）的高区为±2%。正以为误差限标准中都涉及到分界流量这个关键数据，所以分界流量才作为水表流量划分区域的重要依据。
2.分界流量的概念
分界流量的具体概念是什么呢？我们在查找现有的水表规程和相关技术资料过程中，对于分界流量都没有明确的说法，没有现成的、确切的定义。 根据《水表及其试验装置检定规程》、《水平螺翼式水表检定规程》、《水表及其检定》和《水表检修工》等资料，通过计算、推理和判断，我们认为分界流量它有可能与液体的流态有关。 大家知道，在自然界中，任何液体都具有两种流动形态——层流和紊流。液体各层的质
3、点互不掺混，与管道轴向平行的流动称为层流；各质点的瞬时速度大小及方向随时间改变，质点互相掺混、互相碰撞，液流内部紊乱的流动形态称为紊流。分界流量可能是以层流和紊流的过渡区或临界点来定义的。这也就是说，当水流的液态为层流时为一个区域，当水流的流态为紊流时为另一个区域。
3.雷诺系数
英国物理学家雷诺曾做过专门的试验，也就是著名的雷诺试验。他通过试验发现了临界流速随着管径d和运动粘滞系数v而变化，得到了上下临界雷诺数。上临界数易受到外界干扰，而下临界数却是个比较稳定的数值。试验得到管流的下临界雷诺数为Re=2320，就是当Re＜2320时的流体状态为层流，Re＞2320时的流体状态为紊流。
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4.分界流量与公称流量的关系
在经过计算和对比时发现，水表的分界流量与公称流量之间存在一定的比例关系。
对于旋翼式水表而言：A级表的Qn=10Qt；B级表的Qn=12.5Qt；C级表的Qn=66.7Qt。 对于螺翼式水表：A级Qn=3.33Qt；B级表Qn=5Qt。 根据雷诺试验的结果，圆管内充满液体的流动，其下临界雷诺数Re为：Re=υd/vυ=Q/ω 其中ω=πd2/4，υ为流速，ω为过水断面面积，d为管径，v为粘滞系数，Q是通过的流量。 通过对各种管径雷诺数的计算发现，在通过流量Q取公称流量值，粘滞系数取t=20℃时的0.0101cm2/s的情况下，结果Re值大部分都在200
5、00左右。按照旋翼式A级水表Qn=10Qt的比例关系，Re值接近于2320。从水表技术发展历史看，用分界流量把水表的流量范围划分为两个区域的理论依据是：根据水流通过水表后流态的雷诺下临界数来进行划分的。这样就使得分界流量与公称流量之间存在一定的线性关系。水表水流通过的能力越大，比值越小。另外一点，B级表的分界流量要低于A级表，C级表的分界流量又远低于B级表。不同口径的水表，只要计量等级相同，这个比例关系也是相同的。所以，计量等级越高的水表，分界流量值也就越小。
5.结束语
随着科学技术的不断发展，水表的制造工艺的不断改进，计量等级也在不断提高，使得分界流量与公称流量之间的关系也更加复杂，更不容易找到其中的规律。从水表的特性曲线图也可以看出，水表精度越高，它的最小流量和分界流量值越小。随着Qt值的前移，低区的范围就会变窄，高区左移变宽，误差范围的减小，使水表的小流量计量性能也更好。根据这种理论规律，制造高精度计量水表也就有了明确的方向和目标。
[作者简介] 黄儒林男，1958.8，1982年9月毕业于淮北煤矿职工大学“煤矿机电”专业，1989年10月毕业于中国文化书院“环境管理”专业。高级工程师，现在淮北矿业集团公司朔里煤矿从事科研、节能、环保等技术工作。几年来先后在省部级以上技术、学术性刊物上发表论文450余篇。
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