CN206488825U - 整流装置 - Google Patents

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段所行
张金龙
陶仁义
赵达
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Abstract

本实用新型提供了一种整流装置,设置在管体中,包括:沿流体流经管体的方向依次设置多个整流板,其中,每个整流板上设置有板孔,并且多个整流板之间的板孔的孔径彼此不同。本实用新型的目的在于提供一种能够进行多级整流的整流装置。

Description

整流装置
技术领域
本实用新型涉及整流器技术领域,更具体而言,涉及一种整流装置。
背景技术
国内外研究成果表明,在流体流量计量过程中,例如,在天然气计量过程中,孔板流量计、超声波流量计和涡轮流量计等都要求气体有较好的流态才能准确计量,但在具体应用中,特别是在工业环境下,在管道上游各种阻流件(弯头、阀门、异径管、歧管等)的扰动下,下游管道内的流场分布会发生难以预测的畸变和涡旋,此时任何一管道截面的流速都不一样和随时改变。这就需要很长的一段直管段才能恢复到均匀稳定的充分发展管流。较长的直管段要求无疑会浪费管道资源,并严重占用安装空间。目前国内外普遍采用整流器(或称流动调整器)来消除这种干扰,以缩短直管段长度和提高计量准确度。但是,目前大多数整流器只经过一次整流,对流场的整流确实起到了一定的作用,但是其整流效果较差,重复性低。
实用新型内容
针对相关技术中存在的问题,本实用新型的目的在于提供一种能够进行多级整流的整流装置。
为实现上述目的,本实用新型提供了一种整流装置,设置在管体中,包括:沿流体流经管体的方向依次设置多个整流板,其中,每个整流板上设置有板孔,并且多个整流板之间的板孔的孔径彼此不同。
根据本实用新型的一个实施例,沿流体流经管体的方向,位于上游的整流板的板孔的孔径大于位于下游的整流板的板孔的孔径。
根据本实用新型的一个实施例,沿流体流经管体的方向,位于上游的整流板的板孔的数量小于位于下游的整流板的板孔的数量。
根据本实用新型的一个实施例,沿流体流经管体的方向,位于最上游的整流板与管体的入口之间的距离大于等于0.5D;位于最下游的整流板与设置在管体上的传感器之间的距离在1D至2D的范围内,其中,D为管体的直径。
根据本实用新型的一个实施例,相邻整流板之间的间距L的范围为:1.1D≥L≥0.5D,其中,D为管体的直径。
根据本实用新型的一个实施例,多个整流板包括沿流体流经管体的方向依次设置的第一级整流板、第二级整流板以及第三级整流板。
根据本实用新型的一个实施例,第一级整流板上的全部板孔的孔面积之和与管体的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;板孔的直径在0.15D至0.2D的范围内;第一级整流板的厚度与管体的内径的比在0.1D至0.6D的范围内,其中,D为管体的直径。
根据本实用新型的一个实施例,第二级整流板上的全部板孔的孔面积之和与管体的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;板孔的直径在0.1D至0.15D的范围内;第二级整流板的厚度与管体的内径的比在0.1D至0.15D的范围内,其中,D为管体的直径。
根据本实用新型的一个实施例,第三级整流板上的全部板孔的孔面积之和与管体的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;板孔的直径在0.05D至0.1D的范围内;第三级整流板的厚度与管体的内径的比在0.1D至0.15D的范围内,其中,D为管体的直径。
根据本实用新型的一个实施例,相邻的整流板之间通过衬管彼此连通。
本实用新型的有益技术效果在于:
本实用新型涉及的整流装置,通过沿流体流经管体的方向依次设置多个整流板,可以对通过整流装置的流体进行多级整流,当流体穿过整流板时,将产生局部收缩、流束集中,流速增加,静压力降低,流体将被平衡整流,涡流被最小化,形成近似理想的均匀流动流态和流型;并且,多个整流板的板孔孔径彼此不同,可以将残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例整流装置的安装示意图。
具体实施方式
以下将结合附图,对本实用新型的实施例进行详细描述。
如图1所示,本实用新型的一个实施例提供了一种整流装置。该整流装置设置在管体12中,并且该整流装置包括沿流体流经管体12的方向依次设置多个整流板14,其中,每个整流板14上设置有板孔16,并且多个整流板14之间的板孔16的孔径彼此不同。
上述实施例涉及的整流装置,通过沿流体流经管体12的方向依次设置多个整流板14,可以对通过整流装置的流体进行多级整流,当流体穿过整流板14时,将产生局部收缩、流束集中,流速增加,静压力降低,流体将被平衡整流,涡流被最小化,形成近似理想的均匀流动流态和流型;并且,多个整流板14的板孔16的孔径彼此不同,可以将残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体。
根据本实用新型的一个实施例,沿流体流经管体12的方向,位于上游的整流板14的板孔16的孔径大于位于下游的整流板14的板孔16的孔径。这样,通过逐渐缩小板孔16的孔径,可以再次将残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体。
进一步地,根据本实用新型的一个实施例,沿流体流经管体12的方向,位于上游的整流板14的板孔16的数量小于位于下游的整流板14的板孔16的数量。
根据本实用新型的一个实施例,沿流体流经管体12的方向,位于最上游的整流板14与管体12的入口之间的距离大于等于0.5D;位于最下游的整流板14与设置在管体12上的传感器18之间的距离在1D至2D的范围内,其中,D为管体12的直径。
流体经过整流装置之后,经过传感器18进行测量,传感器18距离最下游的整流板14有一定距离,优选1D至2D。由于从最下游的整流板14出来的流体是射流状态,必须经过一段直管自由沉降混合,形成一个混合均匀稳定的流场分布状态,才能使传感器18能够感知流体的真实流速。通过大量模拟仿真结果表明,由于最后一级孔板的孔径较小,在距离整流内孔板的距离不小于1D时,气体流态可以处于稳定的均匀混合状态;当距离>2D时,又会增加被测流体管体或流量计的长度,浪费管体资源和测量装置体积。因此,在本实用新型的一个优选实施例中,位于最下游的整流板14与设置在管体12上的传感器18之间的距离为1.5D。
根据本实用新型的一个实施例,相邻整流板14之间的间距L的范围为:1.1D≥L≥0.5D,其中,D为管体12的直径。这样,气体流经前一整流板14后,在管体12中相当于进行流体的缓冲发展过程,相邻射流相互混合使得流场分布更加均匀。优选地,在一个实施例中,相邻整流板14之间的间距L为0.8D。当然,相邻整流板14之间的间距L可以根据具体使用情况而变化,本实用新型不局限于此。
根据本实用新型的一个实施例,多个整流板14包括沿流体流经管体12的方向依次设置的第一级整流板20、第二级整流板22以及第三级整流板24。
根据本实用新型的一个实施例,第一级整流板20上的全部板孔的孔面积之和与管体12的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;板孔的直径在0.15D至0.2D的范围内;第一级整流板20的厚度与管体12的内径的比在0.1D至0.6D的范围内,其中,D为管体12的直径。
这样,可以将非均匀流动的流体充分的挤压到板孔16中,使流体能够充分的混合,得到均匀流体。如果第一级整流板20的厚度太小,板孔16的孔径较大时会导致引射效果不佳,起不到消除旋流的效果;如果第一级整流板20的厚度太大,又会使得压力损失增大。因此,优选地,第一级整流板20的厚度为0.5D。
根据本实用新型的一个实施例,第二级整流板22上的全部板孔的孔面积之和与管体12的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;板孔的直径在0.1D至0.15D的范围内;第二级整流板22的厚度与管体12的内径的比在0.1D至0.15D的范围内,其中,D为管体12的直径。这样,二极整流板22可以将通过一级整流板20的流体中残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体。
根据本实用新型的一个实施例,第三级整流板24上的全部板孔的孔面积之和与管体12的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;板孔的直径在0.05D至0.1D的范围内;第三级整流板24的厚度与管体12的内径的比在0.1D至0.15D的范围内,其中,D为管体12的直径。这样,三极整流板24可以将通过二级整流板22的流体中残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体。
根据本实用新型的一个实施例,相邻的整流板14之间通过衬管26彼此连通。衬管26能够将多个整流板14进行隔离,形成多级整流空间结构。
如图1所示,本实用新型的一个实施例提供一种整流装置,由两级或两级以上整流板14组成。其中,管体12中的流体进入整流装置后,依次通过一级整流板20、第二级整流板22、三级(或三级以上)整流板24。当流体穿过整流板14时,将产生局部收缩、流束集中,流速增加,静压力降低,流体将被平衡整流,涡流被最小化,可形成近似理想的均匀流动流态和流型。
通过整流板14的流体经过挤压、射流及混合以后,流动在流通截面的速度分布会趋于均匀。
在一个进一步的实施例中,整流装置还包括,在整流板14之间还可以设置衬管26。衬管26能够将多个整流板14进行隔离,形成多级整流空间结构。
进一步地,在一个实施例涉及的整流装置中,多层整流板14的板孔的孔径与管体12的直径D的比值自上游至下游依次降低,通过逐渐缩小孔径,再次将残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体。也就是说,自上游至下游,整流板14的板孔孔径依次减小。
整流板14的板孔结构可以是三角形、正方形、多边形、圆孔形、蜂窝形等结构,多级整流板14的板孔结构可以相同,也可以不相同。每一级整流板的板孔的各个孔径可以相同,也可以不同。
整流板14的板孔可以对齐设置,也可以不对齐设置。
进一步地,该整流装置可以位于传感器18的上游,也可以与传感器组成一台整体设备。
一级整流板20的板孔可以是均匀分布的孔,也可以是呈中心对称的大小不一致的孔。板孔16优选为均匀分布,均匀分布的板孔16的优势是:流体进入整流装置时,流体的速度分布是均匀的,不对称可能会加剧速度分布的不均匀性,所以优选均匀分布。
一级整流板20的全部板孔16的板孔面积之和与测量管体12内径面积比约为2:5至4:5,优选为3:5。数值范围的理由主要是权衡整流效果和压力损失。一方面,面积比太小时,压力损失较大。另一方面,孔面积比太大时,又会因为对流体阻挡作用的减少,影响整流效果。
一级整流板20的厚度为0.1至0.6D,优选0.5D,具体选择这个数值范围的理由是:将非均匀流动的流体充分的挤压到孔中,使流体能够充分的混合,得到均匀流体。一级整流板20厚度太薄,板孔16的孔径较大时引射效果不佳,起不到消除旋流的效果;厚度太厚,又会使得压力损失增大,综合考虑,一级整流板20的厚度比例适合的范围为0.1至0.6D,效果最好的是0.5D。
二级整流板22的主要作用:因为一级整流板20已将较大的旋流和偏流做基本处理,二级整流板22通过缩小板孔16的孔径,再次将残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体。
二级整流板22的全部板孔的板孔面积之和与测量管体内径面积比2:5至4:5,优选3:5,理由是:一方面是因为,面积比小于2:5时,压力损失较大;面积比太大时,又起不到整流的效果;另外,面积比在2:5至4:5范围时,对流体的整流效果相差不大,权衡整流效果和压损等因素,优选3:5。
二级整流板22优选均匀分布的蜂窝形结构。是因为蜂窝形结构相比较其他形状的孔结构,能够具有较大的孔面积。
二级整流板22的厚度不做限制。为保证二级整流板22结构的强度,优选地,二级整流孔板的厚度范围为0.1至0.15D,优选0.12D。
三级整流板24的板孔结构的直径约为0.05至0.1D,优选0.06D。通过缩小孔径,再次将残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体。
三级整流板24的全部板孔的板孔面积之和与测量管体12的内径面积比约为2:5至4:5,优选3:5。
三级整流板24的厚度不做限制。为保证三级整流板24结构的强度,优选地,三级整流板24的厚度与测量管体内径的比例为0.1至0.15D,优选0.12D。
多个整流板14的板孔的个数不做要求,优选下游整流板的板孔个数不少于上游整流板的板孔个数。因为下游整流板的板孔个数较多,则整流孔较多,更有利于将残余的较小旋流和偏流调整为均匀稳定的流体,另一方面,整流孔个数多,有利于降低压损。
气流经过整流装置之后,经过传感器18进行测量,传感器18距离最下游的整流板14有一定距离,优选1D至2D,最优选1.5D。理由是:最下游的整流板14出来的流体是射流状态,必须经过一段直管自由沉降混合,形成一个混合均匀稳定的流场分布状态,才能使传感器18能够感知流体的真实流速。通过大量模拟仿真结果表明,由于最下游的整流板14的板孔孔径较小,在距离最下游的整流板14的距离不小于1D时,流体流态可以处于稳定的均匀混合状态;当距离>2D时,又会增加被测流体管体或流量计的长度,浪费管体资源和测量装置体积。
整流板14之间的间距范围为1.1D≥L≥0.5D,优选0.8D,其中D为管体内径,L为相邻两个整流板14的间距。这是因为,流体流经前一整流板14后,在衬管26内相当于流体缓冲发展过程,相邻射流相互混合使得流场分布更加均匀。从理论上说,L越大,效果越明显,但是在实际应用中由于管体总长度限制,优选取0.8D。
上述实施例通过对流体进行多级整流,使得流体经过整流装置后形成均匀稳定的流场,从而使得流量传感器检测更加准确。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种整流装置,设置在管体(12)中,其特征在于,包括:沿流体流经所述管体(12)的方向依次设置多个整流板(14),
其中,每个所述整流板(14)上设置有板孔(16),并且所述多个整流板(14)之间的板孔(16)的孔径彼此不同。
2.根据权利要求1所述的整流装置,其特征在于,沿流体流经所述管体(12)的方向,位于上游的所述整流板(14)的板孔(16)的孔径大于位于下游的所述整流板(14)的板孔(16)的孔径。
3.根据权利要求1所述的整流装置,其特征在于,沿流体流经所述管体(12)的方向,位于上游的所述整流板(14)的板孔(16)的数量小于位于下游的所述整流板(14)的板孔(16)的数量。
4.根据权利要求1所述的整流装置,其特征在于,沿流体流经所述管体(12)的方向,位于最上游的所述整流板(14)与所述管体(12)的入口之间的距离大于等于0.5D;
位于最下游的所述整流板(14)与设置在所述管体(12)上的传感器(18)之间的距离在1D至2D的范围内,其中,D为所述管体(12)的直径。
5.根据权利要求1所述的整流装置,其特征在于,相邻所述整流板(14)之间的间距L的范围为:1.1D≥L≥0.5D,其中,D为所述管体(12)的直径。
6.根据权利要求1所述的整流装置,其特征在于,所述多个整流板(14)包括沿流体流经所述管体(12)的方向依次设置的第一级整流板(20)、第二级整流板(22)以及第三级整流板(24)。
7.根据权利要求6所述的整流装置,其特征在于,所述第一级整流板(20)上的全部板孔的孔面积之和与所述管体(12)的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;
所述板孔的直径在0.15D至0.2D的范围内;
所述第一级整流板(20)的厚度与所述管体(12)的内径的比在0.1D至0.6D的范围内,其中,D为所述管体(12)的直径。
8.根据权利要求6所述的整流装置,其特征在于,所述第二级整流板(22)上的全部板孔的孔面积之和与所述管体(12)的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;
所述板孔的直径在0.1D至0.15D的范围内;
所述第二级整流板(22)的厚度与所述管体(12)的内径的比在0.1D至0.15D的范围内,其中,D为所述管体(12)的直径。
9.根据权利要求6所述的整流装置,其特征在于,所述第三级整流板(24)上的全部板孔的孔面积之和与所述管体(12)的内径面积之比在2:5至4:5的范围内;
所述板孔的直径在0.05D至0.1D的范围内;
所述第三级整流板(24)的厚度与所述管体(12)的内径的比在0.1D至0.15D的范围内,其中,D为所述管体(12)的直径。
10.根据权利要求1所述的整流装置,其特征在于,相邻的所述整流板(14)之间通过衬管(26)彼此连通。
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