在水表檢定過(guò)程中，分界流量是檢定規(guī)程中一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。就水表流量而言，從最小流量到過(guò)載流量，把這個(gè)范圍分割成“高區(qū)”和“低區(qū)”兩部分。在“高區(qū)”和“低區(qū)”中，也各存在一個(gè)最大的誤差，該最大誤差是判別水表特性的主要標(biāo)準(zhǔn)。
水表相關(guān)檢定規(guī)程中也明確規(guī)定了水表的示值誤差限:①?gòu)淖钚×髁?/span>Qmin(包括Qmin)到分界流量Qt(不包括Qt)的低區(qū)為±5%；②從分界流量Qt(包括Qt)到過(guò)載流量Qmax(包括Qmax=2Qn)的高區(qū)為±2%。因?yàn)樵谡`差限標(biāo)準(zhǔn)中都涉及分界流量這個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，所以分界流量才作為水表流量劃分區(qū)域的重要依據(jù)。
一、分界流量的概念
筆者在查找現(xiàn)有的水表規(guī)程和相關(guān)技術(shù)資料的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于分界流量都沒(méi)有明確的說(shuō)法，沒(méi)有現(xiàn)成的、確切的定義。
根據(jù)水表的相關(guān)技術(shù)資料，通過(guò)計(jì)算、推理和判斷，筆者認(rèn)為分界流量有可能與液體的流態(tài)有關(guān)。
眾所周知，在自然界中，任何液體都具有兩種流動(dòng)形態(tài)——層流和紊流。液體各層的質(zhì)點(diǎn)互不摻混，與管道軸向平行的流動(dòng)稱為層流；各質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小及方向隨時(shí)間改變，質(zhì)點(diǎn)互相摻混、互相碰撞，液流內(nèi)部紊亂的流動(dòng)形態(tài)稱為紊流。分界流量可能是以層流和紊流的過(guò)渡區(qū)或臨界點(diǎn)來(lái)定義的。也就是說(shuō)，當(dāng)水流的液態(tài)為層流時(shí)為一個(gè)區(qū)域，當(dāng)水流的流態(tài)為紊流時(shí)為另一個(gè)區(qū)域。
二、雷諾數(shù)
英國(guó)物理學(xué)家雷諾曾做過(guò)專門的試驗(yàn)，也就是著名的雷諾試驗(yàn)。他通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了臨界流速隨著管徑d和運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù)v而變化，得到了上下臨界雷諾數(shù)。上臨界雷諾數(shù)易受到外界干擾，而下臨界雷諾數(shù)卻是個(gè)比較穩(wěn)定的數(shù)值。試驗(yàn)得到管流的下臨界雷諾數(shù)Re=2320，就是當(dāng)Re<2320時(shí)的流體狀態(tài)為層流，Re>2320時(shí)的流體狀態(tài)為紊流。
三、分界流量與公稱流量的關(guān)系
經(jīng)過(guò)計(jì)算和對(duì)比后，筆者發(fā)現(xiàn)，水表的分界流量與公稱流量之間存在一定的比例關(guān)系。
對(duì)于旋翼式水表而言:A級(jí)表的Qn=10Qt，B級(jí)表的Qn=12.5Qt，C級(jí)表的Qn=66.7Qt。
對(duì)于螺翼式水表:A級(jí)表的Qn=3.33Qt；B級(jí)表的Qn=5Qt。
根據(jù)雷諾試驗(yàn)的結(jié)果，圓管內(nèi)充滿液體的流動(dòng)，其下臨界雷諾數(shù)Re=υd/v(υ=Q/ω)。其中，ω=πd2/4，υ為流速，ω為過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，d為管徑，v為黏滯系數(shù)，Q為通過(guò)的流量。
通過(guò)對(duì)各種管徑雷諾數(shù)的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在通過(guò)流量Q取公稱流量值，黏滯系數(shù)取t=20℃時(shí)的0.0101cm2/s的情況下，結(jié)果Re值大部分都在20000左右。按照旋翼式A級(jí)水表Qn=10Qt的比例關(guān)系，Re值接近于2320。從水表技術(shù)發(fā)展歷史看，用分界流量把水表的流量范圍劃分為兩個(gè)區(qū)域的理論依據(jù)是:根據(jù)水流通過(guò)水表后流態(tài)的雷諾下臨界數(shù)來(lái)進(jìn)行劃分的。這樣就使得分界流量與公稱流量之間存在一定的線性關(guān)系。水表水流通過(guò)的能力越大，比值越小。另外，B級(jí)表的分界流量要低于A級(jí)表，C級(jí)表的分界流量又遠(yuǎn)低于B級(jí)表。不同口徑的水表，只要計(jì)量等級(jí)相同，這個(gè)比例關(guān)系也是相同的。所以，計(jì)量等級(jí)越高的水表，分界流量值也就越小。
四、結(jié)束語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，水表制造工藝的不斷改進(jìn)，計(jì)量等級(jí)也在不斷提高，使得分界流量與公稱流量之間的關(guān)系更加復(fù)雜，更不容易找到其中的規(guī)律。從水表的特性曲線圖可以看出，水表準(zhǔn)確度越高，它的最小流量和分界流量值越小。隨著Qt值的前移，低區(qū)的范圍就會(huì)變窄，高區(qū)變寬，誤差范圍減小，使水表的小流量計(jì)量性能更好。根據(jù)這種理論規(guī)律，制造高精度計(jì)量水表也就有了明確的方向和目標(biāo)。
