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分 析玻璃转子流量计和金属转子流量计的原理结构
点击次数:201 发布时间:2018-11-19

分 析玻璃转子流量计与金属转子流量计的原理结构

 

玻 璃转子流量计和金属管转子流量计的原理结构

玻璃转子流量计可测量液体、气体和蒸气的流量,宜测中小管径(DN4——250)的流量。压力损失小且恒定,测量范围比较宽,量程比1:10,工作可靠且刻度线性,使用维修方便,对 仪表前后直管段长度要求不高。其测量精确度为±2%左右,受被测液体的密度、粘度、纯净度以及温度、压力的影响,也 受安装垂直度的影响。玻璃转子流量计结构简单,成本低,易制成防腐蚀性仪表,但其强度低。金 属管浮子流量计可输出标准信号,耐高压,能实现流量的指示、积算、记录、控 制和报警等多种功能。

1.1 原理及结构

1.1.1 冲量定理及应用

设一物体的质量为m,作用其上的力为F,实际上流体的速度v,物体变化路程为L。那 么根据冲量定理可推出

(1)

1.1.2 测量原理及结构

如 果将阻挡体置于直立且具有锥度(上大下小)的管道中,就 形成转子式的流量计,它的工作原理如图1所示。

当流量增加时,转 子接受流体自下而上的冲力将增加,因而被冲向上方,一到达上面,由于流通截面增加,流速减小,冲力也随之减小。当 冲力和差压对转子截面构成的作用力以及粘滞摩擦力等的合力与转子本身在流体中重量相等时,转 子即处于一平衡状态,不再上升或下降,这 个位置就表示新的流量值。

1.2 计算公式

设转子的显示重量为Wf(N),流 体对转子的作用力为F(N),锥 形管与转子间环形截面为Sa(m2),转子处zui大截面积为Sf(m2),转子体积Vf(m3),转子密度为ρf(Kg/m3),转子长度为L(m),流体介质的密度为ρ(Kg/m3),重力加速度为g(m/s2),则

因为m=ρVf =ρSfL代入(1)式中,整理后得

考 虑到实际情况的因素,加一校正系数k变为:

(2)

式中:qm——为质量流量;qv——为体积流量;ψ——为流量系数。ψ与 转子形状和雷诺数有关,Sa与转子高度有关。锥 管形转子流量计转子的几何形状和选用的材料及被测流体一定时,式(2)等 式右边平方根内的值为一常数。当 雷诺数大于一定的界限值时,ψ为一常数,这样qm正比于Sa。

1.3 不 同测量介质的换算方法

在 实际使用转子流量计过程中,由于被测物体的物性(密度、粘度等)和状态(温度、压力等)与 实验流体的物性和状态不同,所 以必须对测量仪表进行刻度换算和粘度修正,以保证精确度。

1.3.1 液 体流量测量的刻度换算

通 常测量液体的转子流量计的刻度,都是用水在20℃,1个大气压下标定的。按 照下式进行刻度换算:

(3)

式中:Q1——标定时水的体积流量;Q2——使 用时被测液体的体积流量;ρf——转子的材质密度;ρ1——标定时的水密度;ρ2—使 用时的被测液体密度;a1——水的流量系数;a2——被 测粘性液体的流量系数。

当 被测液体的密度和水的密度不同但是两者粘度系数相差甚微,即 可忽略粘度变化对流量系数造成的影响,a2/a1可以当作1来计算。

1.3.2 气 体流量测量的刻度换算

测 量气体的浮子流量计通常都是在低压、恒温20℃状 态下用压缩空气进行标定的,然 后在换算到标准绝对压力为101325Pa、温度为20℃时 的流量值对仪表刻度。当 仪表用来测量某一工作状态下,任 意一种气体的体积流量时,需 将仪表所示刻度值换算为工作状态的实际流量值。于气体,可 以按照下面公式换算:

(4)

式中:Qn——标定空气在pn,Tn状态下的体积流量,即仪表刻度流量值;Q——被测气体由P,T状态下的体积流量,即仪表刻度流量值;pn=101325Pa,Tn=293.15k(标 准状态下的绝对压力和温度);p,T——被 测气体在工作状态下的绝对压力和热力学温度;

pnZn——分别为标定空气在pn,Tn状 态下的密度和压缩系数;ρ,Z——分别为标定空气p, T在状 态下的密度和压缩系数。

当 被测气体的湿度较大时,应 考虑水分含量的影响,气体密度ρ按下式计算:

式中:ρg——为 测量条件下干燥气体密度;Φ——为 测量条件下相对湿度;ρsmax——为 测量条件下饱和水汽的密度。

金属管转子流量计与玻璃转子流量计具有相同的测量原理,不 同的是其锥管由金属制成,这样不仅耐高温、高压,而 且能选择适当的材质以适合各种腐蚀性介质的流量。流 量计采用可变面积式测量原理,应 用现代高技术手段及先进的元件和器件。流 量计主要由三大基本部分组成:测量管;锥形浮子或靶式浮子;指示器。浮 子的位移量与流量的大小成比例,通过磁耦合系统,以不同接触方式,将 浮子位移量传给指示器指示出流量的大小。也 可配装不同的转换器,将 流量值转换成标准的电远传信号,从而实现远距离显示、记录、积算和控制功能。金 属管转子流量计在指示器的设计上可以为各种应用场合提供可靠适用的功能组合,如现场指针显示、LCD显 示瞬时和累计流量等。在 指示器供电选择方面有电池供电、24VDC供电、220VAC供电,方 式根据现场情况选择。

 

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