本文闡述了電容式靶式流量計的工作原理，設(shè)計了基于MSP430F149單片機的電容式靶式流量計的硬件和軟件。采用IAPWS—IF97水蒸汽公式進(jìn)行密度補償，克服了傳統(tǒng)水蒸汽密度補償方法不能適應(yīng)工況大范圍變化和不能滿足精度要求的缺陷，提高了測量的精度。采用FLUENT數(shù)值仿真軟件模擬圓盤形、圓錐形、球形等3種靶片的受力、流體流經(jīng)靶片的壓力損失與被測流體質(zhì)量流量之間的關(guān)系，為工程應(yīng)用中靶片形狀的選擇提供理論依據(jù)。
文中主要介紹電容式靶式流量計的測量原理，建立流量測量的核心公式和水蒸汽密度補償公式。[ 設(shè)計電容式靶式流量計硬件和軟件程序，并采用FLUENT仿真軟件模擬圓盤形、圓錐形、球形3種靶片的受力、流體流經(jīng)靶片的壓力損失與被測流體質(zhì)量流量的關(guān)系，為靶片形狀的選擇提供理論依據(jù)。
1 原理介紹
如圖1所示，在管道的中心位置放置一個圓盤形靶。流體流動時沖擊靶片，使靶片受到壓力、流體壓力差及粘滯摩擦力等的合力作用。當(dāng)流量較大時，前兩種力起主導(dǎo)作用。
當(dāng)流體處于標(biāo)準(zhǔn)工況時，由式（2）可知質(zhì)量流量Q 與~／F成正比關(guān)系；當(dāng)流體偏離標(biāo)準(zhǔn)工況時，溫度和壓力的變化導(dǎo)致蒸汽密度的變化，蒸汽密度值的變化會對蒸汽的質(zhì)量流量產(chǎn)生影響，因此在蒸汽流量計量中必須合理的引入溫度、壓力參數(shù)，對密度進(jìn)行修正。這樣因為工況變化引起密度變化，進(jìn)而產(chǎn)生的質(zhì)量流量的誤差被消除，從而提高測量的度。選用IAPWS—IF97公式進(jìn)行密度補償 J。該公式將水和水蒸汽的不同狀態(tài)分為5個區(qū)域，每個區(qū)都有不同的計算公式。工業(yè)上zui常用的壓力<16．65 MPa，溫度<600℃范圍的過熱蒸汽和飽和蒸汽分布在第2區(qū)和第4區(qū)。
