电容式靶式流量计的研究与仿真

本文阐述了电容式靶式流量计的工作原理，设计了基于MSP430F149单片机的电容式靶式流量计的硬件和软件。采用IAPWS—IF97水蒸汽公式进行密度补偿，克服了传统水蒸汽密度补偿方法不能适应工况大范围变化和不能满足精度要求的缺陷，提高了测量的精度。采用FLUENT数值仿真软件模拟圆盘形、圆锥形、球形等3种靶片的受力、流体流经靶片的压力损失与被测流体质量流量之间的关系，为工程应用中靶片形状的选择提供理论依据。

文中主要介绍电容式靶式流量计的测量原理，建立流量测量的核心公式和水蒸汽密度补偿公式。[ 设计电容式靶式流量计硬件和软件程序，并采用FLUENT仿真软件模拟圆盘形、圆锥形、球形3种靶片的受力、流体流经靶片的压力损失与被测流体质量流量的关系，为靶片形状的选择提供理论依据。
1 原理介绍
如图1所示，在管道的中心位置放置一个圆盘形靶。流体流动时冲击靶片，使靶片受到压力、流体压力差及粘滞摩擦力等的合力作用。当流量较大时，前两种力起主导作用。

当流体处于标准工况时，由式（2）可知质量流量Q 与~／F成正比关系；当流体偏离标准工况时，温度和压力的变化导致蒸汽密度的变化，蒸汽密度值的变化会对蒸汽的质量流量产生影响，因此在蒸汽流量计量中必须合理的引入温度、压力参数，对密度进行修正。这样因为工况变化引起密度变化，进而产生的质量流量的误差被消除，从而提高测量的度。选用IAPWS—IF97公式进行密度补偿 J。该公式将水和水蒸汽的不同状态分为5个区域，每个区都有不同的计算公式。工业上zui常用的压力<16．65 MPa，温度<600℃范围的过热蒸汽和饱和蒸汽分布在第2区和第4区。