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液體轉子流量計工作原理

點(diǎn)擊次數:2069 發(fā)布時(shí)間:2021-11-20 09:56:36

液體轉子流量計用以測量單相非脈動(dòng)流體(液體或氣體 ) 的流量,廣泛應用于化工、石油、輕工、醫藥、環(huán)保、食品及計量測試、科學(xué)研究等部門(mén).


1、液體轉子流量計的工作原理

液體轉子流量計是利用改變流通面積原理的流量計:(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(lái)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,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、液體轉子流量計組成與流量測量原理

液體轉子流量計,是由一個(gè)自下往上逐漸擴大的帶刻度的錐形管和一個(gè)置于錐形管內可以自由上下移動(dòng)的轉子構成。工作時(shí),被測流體由錐形管下端進(jìn)入,沿著(zhù)錐形管向上運動(dòng),流過(guò)轉子與錐形管之間的環(huán)隙,再從錐形管上端流出。受流動(dòng)流體帶動(dòng)作用,轉子受到一個(gè)自下向上流體對轉子的動(dòng)壓力,正好等于轉子在被測流體中的重力(即轉子自身的重力減去流體對轉子的浮力)。

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垂直安裝流量計時(shí),轉子重心就在錐形管中心軸線(xiàn)上,轉子所受的三個(gè)力都平行于中心軸線(xiàn)。當受力平衡時(shí),轉子就穩定在錐管內某一位置上。對于給定的液體轉子流量計,轉子的材料、大小和形狀都可確定,所以轉子在被測流體中的重力是已知的,只有流體對轉子的動(dòng)壓力是隨流體流速大小而變化的。因此當流體流速變大或變小時(shí),轉子受到的動(dòng)壓力增大或減小,轉子將作向上或向下的移動(dòng),轉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,待變化到某速轉子受力平衡時(shí),轉子就穩定在新的位置上。對于一臺給定的液體轉子流量計,轉子在錐管中平衡位置的高低反應了被測流體流經(jīng)錐形管的流量大小。


3、液體轉子流量計的流量方程推導

液體轉子流量計中當轉子穩定時(shí),對轉子進(jìn)行受力分析:

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

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

①液體流量測量時(shí)的修正

由于測量液體的液體轉子流量計是在常溫 20℃下用水標定的,根據式(1)可寫(xiě)為:

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式中,qv0為用水標定時(shí)的流量刻度;ρw是水的密度。

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

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

式(5)和式(4)相除,整理后得:

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②氣體流量測量時(shí)的修正

當采用液體轉子流量計進(jìn)行氣體流量測量時(shí),對其流量值也要進(jìn)行修正,除了被測介質(zhì)的密度進(jìn)行修正之外,還需要對被測介質(zhì)的工作溫度和壓力進(jìn)行修正。當已知儀表的顯示刻度為 qv0,則被測介質(zhì)的實(shí)際流量(工業(yè)基準狀態(tài))可按下式修正,即:

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式中,qvf為被測介質(zhì)的實(shí)際流量;ρ0和 ρf是空氣和被測介質(zhì)在標準狀態(tài)下的密度;Pf和 Tf分別為被測介質(zhì)的壓力和熱力學(xué)溫度;P0和T0分別為標準狀態(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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