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液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)工作原理

點(diǎn)擊次數(shù):2954 發(fā)布時(shí)間:2021-11-20 09:56:36

液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)用以測(cè)量單相非脈動(dòng)流體(液體或氣體 ) 的流量,廣泛應(yīng)用于化工、石油、輕工、醫(yī)藥、環(huán)保、食品及計(jì)量測(cè)試、科學(xué)研究等部門.


1、液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理

液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)是利用改變流通面積原理的流量計(jì):(面積式)

管道中的流體在流動(dòng)遇到阻擋時(shí),會(huì)在阻擋物前后形成一個(gè)壓力差,這個(gè)壓力差的大小與流體受到阻擋時(shí)的流通面積以及流速相關(guān),利用這個(gè)壓力差來推動(dòng)一個(gè)可移動(dòng)的阻擋物隨流量變化而移動(dòng)并改變流通面積,使阻擋物前后的壓力差保持一個(gè)常數(shù),這時(shí)阻擋物所處的位置與流速相關(guān),由此可得到流速,并進(jìn)而獲得流量值。

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2、液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)組成與流量測(cè)量原理

液體轉(zhuǎn)子流量計(jì),是由一個(gè)自下往上逐漸擴(kuò)大的帶刻度的錐形管和一個(gè)置于錐形管內(nèi)可以自由上下移動(dòng)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成。工作時(shí),被測(cè)流體由錐形管下端進(jìn)入,沿著錐形管向上運(yùn)動(dòng),流過轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)隙,再?gòu)腻F形管上端流出。受流動(dòng)流體帶動(dòng)作用,轉(zhuǎn)子受到一個(gè)自下向上流體對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力,正好等于轉(zhuǎn)子在被測(cè)流體中的重力(即轉(zhuǎn)子自身的重力減去流體對(duì)轉(zhuǎn)子的浮力)。

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垂直安裝流量計(jì)時(shí),轉(zhuǎn)子重心就在錐形管中心軸線上,轉(zhuǎn)子所受的三個(gè)力都平行于中心軸線。當(dāng)受力平衡時(shí),轉(zhuǎn)子就穩(wěn)定在錐管內(nèi)某一位置上。對(duì)于給定的液體轉(zhuǎn)子流量計(jì),轉(zhuǎn)子的材料、大小和形狀都可確定,所以轉(zhuǎn)子在被測(cè)流體中的重力是已知的,只有流體對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力是隨流體流速大小而變化的。因此當(dāng)流體流速變大或變小時(shí),轉(zhuǎn)子受到的動(dòng)壓力增大或減小,轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動(dòng),轉(zhuǎn)子與錐形管壁之間的環(huán)隙面積也發(fā)生變化,即流動(dòng)截面積也發(fā)生變化,待變化到某速轉(zhuǎn)子受力平衡時(shí),轉(zhuǎn)子就穩(wěn)定在新的位置上。對(duì)于一臺(tái)給定的液體轉(zhuǎn)子流量計(jì),轉(zhuǎn)子在錐管中平衡位置的高低反應(yīng)了被測(cè)流體流經(jīng)錐形管的流量大小。


3、液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程推導(dǎo)

液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)中當(dāng)轉(zhuǎn)子穩(wěn)定時(shí),對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行受力分析:

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其中:ρt為轉(zhuǎn)子的密度;ρf為流體的密度;V 為轉(zhuǎn)子的體積;Δp 為轉(zhuǎn)子前后的壓差(常數(shù));A 為轉(zhuǎn)子的***大截面積。轉(zhuǎn)子和錐形管間的環(huán)隙面積相當(dāng)于節(jié)流式流量計(jì)的節(jié)流面積,但它是變化的,并與轉(zhuǎn)子高度 h成近似的線性關(guān)系,因此,液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量可以表示為:

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式中,ф 為儀表常數(shù);h 為轉(zhuǎn)子浮起的高度。由于液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)在生產(chǎn)中進(jìn)行刻度的時(shí)候,通常選擇在工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài)(20℃,0.10133Mpa)下用水或者空氣進(jìn)行標(biāo)定的。所以,在實(shí)際使用時(shí),如果被測(cè)介質(zhì)的密度和工作狀態(tài)與刻度時(shí)的不一致,就必須對(duì)流量指示值按照實(shí)際被測(cè)介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進(jìn)行修正。

①液體流量測(cè)量時(shí)的修正

由于測(cè)量液體的液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)是在常溫 20℃下用水標(biāo)定的,根據(jù)式(1)可寫為:

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式中,qv0為用水標(biāo)定時(shí)的流量刻度;ρw是水的密度。

如果被測(cè)介質(zhì)不是水,則需要對(duì)流量刻度進(jìn)行重新修正.如果被測(cè)介質(zhì)的黏度和水的黏度相差不大,可以近似認(rèn)為 ф 是常數(shù),有

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式中,qvf為被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量;ρf是被測(cè)介質(zhì)的密度。

式(5)和式(4)相除,整理后得:

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②氣體流量測(cè)量時(shí)的修正

當(dāng)采用液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行氣體流量測(cè)量時(shí),對(duì)其流量值也要進(jìn)行修正,除了被測(cè)介質(zhì)的密度進(jìn)行修正之外,還需要對(duì)被測(cè)介質(zhì)的工作溫度和壓力進(jìn)行修正。當(dāng)已知儀表的顯示刻度為 qv0,則被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量(工業(yè)基準(zhǔn)狀態(tài))可按下式修正,即:

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式中,qvf為被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量;ρ0和 ρf是空氣和被測(cè)介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度;Pf和 Tf分別為被測(cè)介質(zhì)的壓力和熱力學(xué)溫度;P0和T0分別為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力和熱力學(xué)溫度(P0=0.10133Mpa,T0=293K);qv0為刻度流量值。

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