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供热管道中既有弯头流量测量特性模拟分析

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随着全球碳排放交易市场的兴起以及我国节能减排工作的深入,热源侧的合同能源管理模式、热网端的分布式输配系统等供热技术被越来越多地采用,而要想充分发挥这些新技术的节能效果,必须辅之以公平、有效且易于实现的供热计量体系。针对供热管道中随处可见的既有弯头,研究其在不同阻力构件下游的内部流场特性,以便获取其作为流量传感器在测量流量时的测量特性。本文运用FLUENT软件构建了平面双弯头数值仿真模型,以便实现对供热管道中具备弯头流量计设置条件的几字弯处的管内流动情况进行模拟分析。

通过改变流体流速、管壁绝对粗糙度及弯头的弯径比等三个因素,对管道特征为上游7D直管段+90°弯头+中间10D直管段+90°弯头+下游5D直管段的几字弯管路模型进行了模拟分析,得到了平面双弯头中间直管段中2D、5D和8D位置处截面流体的管道流动特性。从流动方向改变对弯头测量特性影响的角度,对前置弯头和后置弯头内外侧22.5°、45°和67.5°位置处分别设置取压点时上述影响因素对取压得到的压差变化规律,并对取压点位置出现偏差对管道中既有弯头取压压差产生的影响进行了分析,通过分析得到:在管道既有弯头22.5°附近取压时,测量误差较大,但具有较好的复现性;在管道既有弯头45°和67.5°附近取压时,不同取压断面的测量误差值呈发散现象,弯头67.5°附近取压断面误差发散程度小于45°附近。

从流线疏密变化对弯头测量特性影响的角度,通过建立渐扩管+弯头、渐缩管+弯头的两种数值模型来实现,即利用管道特征为上游5Din直管段+渐扩管(渐缩管)+中间10D直管段+90°弯管+下游5D直管段的算例,在扩张角(收缩角)变化时,对中间直管段不同测量位置处的速度场进行分析,并对其下游弯头内不同取压截面的速度场和压力场进行分析,给出渐扩管(渐缩管)对其下游弯头流动特性的影响。同时利用在下游弯头内设置三个不同取压点,改变流体流速、管壁绝对粗糙度等影响因素,分析渐扩管(渐缩管)下游弯头取压过程中压差的变化规律。

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