內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管的比較
(2003年12月大連索尼卡恩威公司王漢卿)
1、引言
大連開發(fā)區(qū)索尼卡電子有限公司開發(fā)的NV2118內(nèi)文丘里管流量計自投放市場以來，以其優(yōu)異的計量性能，深得流量計量業(yè)內(nèi)人士及廣大用戶的好評。與此同時，也有些對這一新產(chǎn)品尚不了解的客戶，時而向我們發(fā)問：內(nèi)文丘里管與普通經(jīng)典文丘里管究竟有何不同，內(nèi)文丘里管是否還是文丘里管？
本文旨在簡要說明，內(nèi)文丘里管與普通經(jīng)典文丘里管之間確有某種“血緣”關(guān)系----對流體的節(jié)流過程相似。但是，內(nèi)文丘里管的結(jié)構(gòu)形式完全不同于經(jīng)典文丘里管，內(nèi)文丘里管的計量性能已經(jīng)超越了經(jīng)典文丘里管，內(nèi)文丘里管是新一代差壓式流量測量儀表。
2、傳統(tǒng)的流量測量節(jié)流裝置與經(jīng)典文丘里管
文丘里管，同標準孔板、噴嘴一樣，是早已實現(xiàn)了國際標準化的傳統(tǒng)流量測
量節(jié)流裝置。孔板、噴嘴、文丘里管，因其計量性能上的差異，在用于常見的工業(yè)測量過程中，三者之間具有很大的互補性。如上三種傳統(tǒng)節(jié)流裝置相比較，文丘里管的特點是：
節(jié)流件本身是測量管的一部分，即靠測量管局部管徑的收縮與擴大形成對流體的節(jié)流，流體被節(jié)流過程中，流體流束橫截面沿管軸方向的變化是漸變的，流體流過節(jié)流件喉部時比較順暢，因而流體節(jié)流過程的永久性壓力損失小，不易積污，節(jié)流裝置流出系數(shù)比較穩(wěn)定。傳統(tǒng)文丘里管的這一特點，使它適宜用在管徑較大、工況壓力低、不允許有過大壓力損失的低差壓測量場合。傳統(tǒng)文丘里管的缺點是測量精度較低，適用范圍太窄，制造成本也高，故同孔板相比，相對用量較少。
3、內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管的比較
圖1 內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管結(jié)構(gòu)示意圖
內(nèi)文丘里管（也稱環(huán)形錐管）與經(jīng)典文丘里管在結(jié)構(gòu)上差異很大，主要體現(xiàn)
在節(jié)流件的構(gòu)成形式不同，參見圖1內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管結(jié)構(gòu)示意圖。正是這種結(jié)構(gòu)上的差異，形成了兩種完全不同的節(jié)流模式，并使內(nèi)文丘里管的技術(shù)性能大大超越了經(jīng)典文丘里管。
所謂節(jié)流模式不同是指：經(jīng)典文丘里管，節(jié)流件與測量管合一,即節(jié)流裝置對流體的節(jié)流是靠測量管壁自身的擴張變化而實現(xiàn)的，節(jié)流部位最高流速發(fā)生在測量管管軸，流體最小流束橫截面呈圓形；內(nèi)文丘里管，節(jié)流件由測量管與置于測量管內(nèi)并與測量管同軸的特型芯體共同構(gòu)成，即節(jié)流裝置對流體的節(jié)流是靠測量管內(nèi)圓表面與芯體外圓表面之間形成的異徑環(huán)形縫隙而實現(xiàn)的，節(jié)流部位最高流速不是發(fā)生在測量管管軸而是在內(nèi)置芯體四周，流體最小流束橫截面呈環(huán)形。
由于流體在內(nèi)文丘里管內(nèi)的節(jié)流過程----流束的收縮與擴散過程進行的比較平緩，流體流過節(jié)流件喉部時，非常順暢，因而永久壓力損失小，不易積污。這些都與傳統(tǒng)文丘里管的節(jié)流過程相似，而與孔板、噴嘴的節(jié)流過程相差甚遠，因而把這種新型節(jié)流裝置取名為內(nèi)文丘里管。但是，需要強調(diào)指出的是，內(nèi)文丘里管、經(jīng)典文丘里管，雖然節(jié)流過程相似，但由于節(jié)流模式的不同，二者相比較，內(nèi)文丘里管自身矯正上游流動干擾的能力要強于經(jīng)典文丘里管，流體通過節(jié)流件喉部時的速度分布狀態(tài)，內(nèi)文丘里管也更為對稱均勻，因而內(nèi)文丘里管的流出系數(shù)特性要優(yōu)于經(jīng)典文丘里管，內(nèi)文丘里管對測量條件的適應(yīng)性也更好、更強。內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管的詳細比較見“內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管技術(shù)性能對比一覽表”。
從對比一覽表可以看出，在高、中、低雷諾數(shù)區(qū)使用，NV2118內(nèi)文丘里管均具有很好的測量精度，其流出系數(shù)不確定度均優(yōu)于經(jīng)典文丘里管，特別是在ReD≤1x105的中低雷諾數(shù)區(qū)，隨著ReD的變小，經(jīng)典文丘里管的流出系數(shù)不確定度越來越大，而在實際應(yīng)用中，對于DN25mmm~DN200mm的測量管道，許多常見流體出現(xiàn)ReD≤1x105的流動情況是在所難免的。顯然，對于這種測量條件，內(nèi)文丘里管的優(yōu)越性就尤為突出。
4、結(jié)論
內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管的節(jié)流模式不同，它是對經(jīng)黃文丘里管的改進與
發(fā)展，內(nèi)文丘里管的技術(shù)性能大大優(yōu)于經(jīng)典文丘里管，它是經(jīng)典文丘里管的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
附表：內(nèi)文丘里管與經(jīng)典文丘里管技術(shù)性能對比一覽表
| 內(nèi)容 | NV2118內(nèi)文丘里管 | 經(jīng)典文丘里管 |
| 測量精度 | 測量精度高 流出系數(shù)不確定度：±0.5%，適用于ReD≥4x103的高、中、低雷諾數(shù)區(qū) | 測量精度低，流出系數(shù)不確定度及適用雷諾數(shù)范圍如下： 1、不確定度±0.7%，適用于粗鑄收縮段型，ReD=2x105~2x106 2、不確定度±1.0~±2.5%，適用于粗鑄收縮段型，ReD=1.5x105~4x106 3、不確定度±1.0%，適用于機械加工收縮段型，ReD=2x105~1x106 4、不確定度±1.5~±3.0%，適用于機械加工收縮段型，ReD=1.5x105~2.5x104 5、不確定度±1.5%，適用于粗焊鐵板收縮段型，ReD=2x105~2x106 6、不確定度±2.5~±3.0%，適用于粗焊鐵板收縮段型，ReD=1x105~4x104 |
| 量程比 | 量程比寬，10：1以上，可達15：1或25：1，適用于管徑25mm≤DN≤1500mm | 量程比窄5：1，適用于管徑50mm≤DN≤250mm，10：1，適用于管徑100mm≤DN≤1200mm |
| 適測雷諾數(shù)范圍 | 適測雷諾數(shù)范圍寬、下限低，可達4x103或更低，因而能測小流量和較高粘度的流體。 | 適測雷諾數(shù)范圍窄、下限高，標準的為ReD≥2x105，雷諾數(shù)達1X105時，流出系數(shù)不確定度就變得很差，因而不能測小流量和較高粘度的流體。 |
| 入口直管段要求 | 入口直管段要求低于經(jīng)典文丘里管，可為3D以上。 | 入口直管段要求稍高于內(nèi)文丘里管 |
| 結(jié)構(gòu)緊湊性 | 結(jié)構(gòu)緊湊，相對體積小，例如，通徑DN500、β=0.5產(chǎn)品，總長度為1050mm | 結(jié)構(gòu)不緊湊，相對體積大，例如，通徑DN500，β=0.5產(chǎn)品，總長度約為2970mm或2500mm（后者是截尾文丘里管） |
| 對被測流量的適應(yīng)性 | 可適應(yīng)高溫、高壓、低溫、低壓測量工況，可測量高粘度流體，臟污流體和多相流。 | 對被測流體的適應(yīng)性不及內(nèi)文丘里管，尤其不適用于高溫、高壓工況。 |
| 制造工藝性 | 制造工藝性好，便于加工、檢驗，能有效控制構(gòu)件的形位公差。 | 制造工藝性不好，不便于檢驗，難于有效控制構(gòu)件的形位公差。 |