管道流场整流器

管道流场整流器管道流埸整流器1223蔡星汶苗君易IW子良胡志忠1阈立成功大孥航太科技研究中心流量^，^室2阈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测之技彳标在工棠上的使用已十分角屯熟,雁用的簸圉亦相富地腐泛。现今的流量言十蘸具有桎高的精碓度及可靠性，但在量测中，安装效雁所带来的影^劄不容忽视。如何避免流量言十受安装效雁之影^,畏久以来，始#冬是言午多暮家孥者所熟衷的研究言果题之一。例如各阻流件(鹭管、巽径管、^^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，减少管道安装效雁的研究一直是此镇域所探索的重黑占，而消除安装效雁的有效方法之一，即是於管道中装置流埸整流器，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型整直器舆Laws型整流器之使用，业将其安装在孔口板流量言十之上游，而整直器上游之入口流况则舄不同^度(分别舄全^、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舆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，除硝考虑因截流所造成的摩损外，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]即分别探言寸三丰重不同的整流器及上游鹭管封於管道中速度埸的影^。研究各吉果^示，流经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，而在未安装整流器的情况下,管道之安装效雁封於流埸所造成的干援则可能到了下游25D的位置才逐渐衰减。此外，229文献中同畤指出,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^^®出遹合各丰重不同流量言十使用的整流器,业取得暮利言午可。^於流埸整流器之哉言十及使用，在ISO5167-1,2003差摩装置测,，醴,，檬率[9]中，提供了5丰重不同的哉言十做舄参考。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减少管道中漩流业改善流«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参数包括孔洞之位置、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、加工及安装便利、性能系置定且耐久使用之原则。整流器的性能沥信式，阈隙上常引用AGA-3[10]所提供的沥信式项目做知衣撮沥信式的内容主要包含整流器封於，（1）完全畿展流的影«,（2）ffi不同平面鹭管下游流埸的速度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，流埸经整流彳复漩流之««（角度不得大於2）[11]。一般而言，经遏整流器改善彳菱的流埸，其速度分布舆完全畿展流之速度分布冏的燮巽若小於?2.5%,如此始可祸舄具有改善流埸品^效果之整流器。本研究首先在成功大孥航太系流醴感测系^*a室之完全畿展管流^«®行，此哉^舄一^放式管路，收编段直彳至比舄3:1,^，^流醴舄空麻。此管流哉^全畏舄8m,沥信式匾截面管彳至畏50mm,沥信式匾前直管段畏5m,管道中最高流速可建40m/s,紊流弓鱼度低於5%0*^^容包含AGA-3所规簸之沥信式项目(包括完全畿展流、雨不同平面鹭管、半^^H),#使用Dantec定温型熟舍泉测速俵来量测管道中流醴的速度分布及紊流弓鱼度。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^，^室之檬率流量系统逵行^，^,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，安装於管流系统上。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况逵行沥信式，比段整流彳复的流埸舆完全畿展流之冏的差巽，以言平估整流器之效果#逵一步修改哉言十参数。若要W琨各椒阻流件封於流量量测之影^,W，^繁多，所费不贷。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摄分析并采用的CFD款醴舄FLUENT,再配合W^®行，^^工作。参考文献.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