1　概述
　　轉(zhuan)子流量(liang)計(Rotometer),又稱(cheng)浮子流(liu)量計(FloatTypeFlowmeter),在(zai)工業中(zhong)得到廣(guang)泛的應(ying)用。它可(ke)🍓測量液(ye)體、氣體(ti)和蒸氣(qi)的流量(liang),宜測中(zhong)小管徑(jing)(DN4～250)的流量(liang)。壓力損(sun)㊙️失小且(qie)恒定,測(ce)量範圍(wei)比較寬(kuan),量程比(bi)1:10,工作可(ke)靠且刻(ke)度線性(xing),使用維(wei)修❌方便(bian),對儀表(biao)前後直(zhi)管段長(zhang)度要求(qiu)不高。其(qi)測量精(jing)度爲±2%左(zuo)右🏃‍♂️,受被(bei)測液體(ti)的密度(du)、粘🙇‍♀️度、純(chun)淨度以(yi)及溫度(du)、壓力的(de)影響,也(ye)受安裝(zhuang)垂直度(du)😄的影響(xiang)。玻璃管(guan)浮子流(liu)量計結(jie)構簡單(dan),成本低(di),易制成(cheng)防腐蝕(shi)性儀表(biao),但其強(qiang)度低。金(jin)屬管浮(fu)子流量(liang)計可輸(shu)出标準(zhun)信号,耐(nai)高壓,能(neng)實現流(liu)量的指(zhi)示、積算(suan)🐅、記錄、控(kong)制和報(bao)警等多(duo)種功能(neng)。
1.1　原理及(ji)結構
1.1.1　沖(chong)量定理(li)及應用(yong)
　　設一物(wu)體的質(zhi)量爲m,作(zuo)用其上(shang)的力爲(wei)F,實際上(shang)流體🌂的(de)速度v,物(wu)體變化(hua)路程爲(wei)L。那麽根(gen)據沖量(liang)定理可(ke)推出

1.1.2　測(ce)量原理(li)及結構(gou)
　　如果将(jiang)阻擋體(ti)置于直(zhi)立且具(ju)有錐度(du)(上大下(xia)小)的管(guan)道中,就(jiu)形🚶‍♀️成轉(zhuan)子式的(de)流量計(ji),它的工(gong)作原理(li)如🌈圖1所(suo)示。

　　當(dang)流量增(zeng)加時,轉(zhuan)子接受(shou)流體自(zi)下而上(shang)的沖力(li)将增加(jia),因而被(bei)沖向上(shang)方,一到(dao)達上面(mian),由于流(liu)通截面(mian)增加,流(liu)速減小(xiao)🎯,沖力也(ye)随之減(jian)小。當沖(chong)力和差(cha)壓對轉(zhuan)子截面(mian)構成的(de)作用力(li)以及粘(zhan)滞摩擦(ca)力等的(de)合💃🏻力與(yu)轉子本(ben)身在流(liu)體中重(zhong)量🛀相等(deng)時,轉子(zi)即處于(yu)一平衡(heng)狀态,不(bu)再上升(sheng)或㊙️下降(jiang),這個位(wei)置就表(biao)示新的(de)流量值(zhi)。
1.2　計算公(gong)式
　　設轉(zhuan)子的顯(xian)示重量(liang)爲Wf(N),流體(ti)對轉子(zi)的作用(yong)力爲F(N),錐(zhui)形管😄與(yu)🔴轉子間(jian)環形截(jie)面爲Sa(m2),轉(zhuan)子處最(zui)大截面(mian)積爲💚Sf(m2),轉(zhuan)子體積(ji)Vf(m3),轉子密(mi)度爲ρf(Kg/m3),轉(zhuan)子長度(du)爲L(m),流體(ti)介質的(de)密度爲(wei)ρ(Kg/m3),重力加(jia)速🐪度爲(wei)g(m/s2),則

　　式中(zhong):qm—爲質量(liang)流量;qv—爲(wei)體積流(liu)量;ψ—爲流(liu)量系數(shu)。ψ與轉子(zi)形狀和(he)雷👌諾數(shu)有關,Sa與(yu)轉子高(gao)度有關(guan)。錐管形(xing)轉子流(liu)量計轉(zhuan)子的幾(ji)何形狀(zhuang)和選用(yong)的材料(liao)及被測(ce)流體一(yi)定時,式(shi)(2)等式右(you)邊🔞平方(fang)根🏃‍♂️内的(de)值爲一(yi)常數。當(dang)雷諾數(shu)大于一(yi)定的界(jie)限值時(shi)🍉,ψ爲一常(chang)數,這樣(yang)qm正比于(yu)Sa。
1.3　不同測(ce)量介質(zhi)的換算(suan)方法
　　在(zai)實際使(shi)用轉子(zi)流量計(ji)過程中(zhong),由于被(bei)測物體(ti)的物性(xing)(密度、粘(zhan)💰度等)和(he)狀态(溫(wen)度、壓力(li)等)與實(shi)驗流體(ti)的物性(xing)和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼狀态(tai)不同,所(suo)以必須(xu)對測量(liang)儀表進(jin)行刻度(du)換算和(he)粘度修(xiu)正,以保(bao)證精确(que)度。
1.3.1　液體(ti)流量測(ce)量的刻(ke)度換算(suan)
　　通常測(ce)量液體(ti)的轉子(zi)流量計(ji)的刻度(du),都是用(yong)水在20℃,1個(ge)☂️大氣壓(ya)下标定(ding)的。按照(zhao)下式進(jin)行刻度(du)換算:

　　式(shi)中:Q1—标定(ding)時水的(de)體積流(liu)量;Q2—使用(yong)時被測(ce)液體的(de)體積流(liu)量;ρf—轉子(zi)的材質(zhi)密度;ρ1—标(biao)定時的(de)水密度(du);ρ2—使用時(shi)的被🍉測(ce)液體密(mi)度;a1—水的(de)流量系(xi)數;a2—被測(ce)粘性液(ye)體的🐉流(liu)量系數(shu)。
　　當被測(ce)液體的(de)密度和(he)水的密(mi)度不同(tong)但是兩(liang)者粘🌈度(du)系數相(xiang)差甚微(wei),即可忽(hu)略粘度(du)變化對(dui)流量系(xi)數🌈造成(cheng)㊙️的影響(xiang),a2/a1可以當(dang)作1來計(ji)算。
1.3.2　氣體(ti)流量測(ce)量的刻(ke)度換算(suan)
　　測量氣(qi)體的浮(fu)子流量(liang)計通常(chang)都是在(zai)低壓、恒(heng)溫20℃狀态(tai)下用壓(ya)縮空氣(qi)進行标(biao)定♻️的,然(ran)後在♈換(huan)算到标(biao)準絕對(dui)壓力爲(wei)101325Pa、溫度爲(wei)20℃時的流(liu)量㊙️值對(dui)儀表刻(ke)度。當儀(yi)表用來(lai)測量某(mou)一工作(zuo)狀态下(xia),任意一(yi)種氣體(ti)的體積(ji)流㊙️量時(shi),需将儀(yi)表所示(shi)💃🏻刻度值(zhi)換算爲(wei)工作狀(zhuang)态的實(shi)🆚際流量(liang)值。于氣(qi)體,可👨‍❤️‍👨以(yi)按照下(xia)面公式(shi)換算:

　　式(shi)中:Qn—标定(ding)空氣在(zai)pn,Tn狀态下(xia)的體積(ji)流量,即(ji)儀表刻(ke)度流量(liang)值;Q—被測(ce)氣體由(you)P,T狀态下(xia)的體積(ji)流量,即(ji)儀表刻(ke)度流量(liang)值;pn=101325Pa,Tn=293.15k(标準(zhun)狀态下(xia)的絕對(dui)壓力和(he)溫度);p,T—被(bei)測氣體(ti)在工作(zuo)狀态下(xia)的絕對(dui)壓力和(he)熱力學(xue)溫度;PnZn—分(fen)别爲标(biao)定空氣(qi)在pn,Tn狀态(tai)下的密(mi)度✉️和壓(ya)縮系㊙️數(shu);ρ,Z—分别爲(wei)🍓标定空(kong)氣p,T在狀(zhuang)态下的(de)密度和(he)壓縮系(xi)📧數。
當被(bei)測氣體(ti)的濕度(du)較大時(shi),應考慮(lü)水分含(han)量的影(ying)🔞響,氣體(ti)密度♋ρ按(an)下式計(ji)算:
ρ=ρg+Фρsmax
　　式中(zhong):ρg—爲測量(liang)條件下(xia)幹燥氣(qi)體密度(du);Ф—爲測量(liang)條件下(xia)相對濕(shi)度⛱️;ρsmax—爲🚶測(ce)量條件(jian)下飽和(he)水汽的(de)密度。
1.4　金(jin)屬管轉(zhuan)子流量(liang)計
　　金屬(shu)管轉子(zi)流量計(ji)與玻璃(li)轉子流(liu)量計具(ju)有相同(tong)的測量(liang)原理,不(bu)同的是(shi)其錐管(guan)由😍金屬(shu)制成,這(zhe)樣不僅(jin)耐高溫(wen)、高壓,而(er)且能選(xuan)擇适當(dang)的材質(zhi)以适🥵合(he)各種腐(fu)蝕性介(jie)質的流(liu)量。流量(liang)計采用(yong)可變面(mian)積式測(ce)量原理(li),應用現(xian)代技㊙️術(shu)手段及(ji)元件和(he)器件。流(liu)量計主(zhu)要由三(san)⭐大基本(ben)部分組(zu)成:測量(liang)㊙️管;錐形(xing)浮子或(huo)靶式浮(fu)子;指示(shi)器。浮子(zi)的位移(yi)量與流(liu)量的大(da)小成比(bi)例,通過(guo)磁耦合(he)系統,以(yi)不同接(jie)觸方式(shi),将浮子(zi)位移量(liang)傳🏃給指(zhi)示器指(zhi)示出流(liu)量的大(da)小。也可(ke)🐆配裝不(bu)同的轉(zhuan)換器,将(jiang)流量值(zhi)轉換成(cheng)标準的(de)電遠傳(chuan)🐪信号,從(cong)而實現(xian)遠距離(li)顯示、記(ji)錄、積算(suan)和控制(zhi)功能。金(jin)屬管轉(zhuan)子流量(liang)🌈計在指(zhi)示🧡器的(de)設計上(shang)可以爲(wei)各種應(ying)用場合(he)提供可(ke)靠适用(yong)的功能(neng)組合,如(ru)現場指(zhi)針顯示(shi)、LCD顯示瞬(shun)時和累(lei)計流量(liang)等。在指(zhi)示器供(gong)電選擇(ze)方面有(you)🔅電池供(gong)電、24VDC供電(dian)、220VAC供電,方(fang)式根據(ju)現場情(qing)況選擇(ze)。
1.5　選型計(ji)算
　　在選(xuan)型過程(cheng)中,可以(yi)根據前(qian)面介紹(shao)的計算(suan)公式和(he)㊙️相關設(she)計樣本(ben)來确定(ding)轉子流(liu)量計的(de)型号。本(ben)文以轉(zhuan)子流量(liang)計爲例(li),介紹如(ru)何根據(ju)計算公(gong)式來确(que)定轉子(zi)流量計(ji)的型号(hao)。

　　已知測(ce)量介質(zhi)爲液體(ti),最大流(liu)量爲:Qmax=30m3/h,常(chang)用流量(liang)最小值(zhi)Qmin=10m3/h,粘度🌍μy=3.1×10-5pags,密(mi)度ρy=810kg/m3,常用(yong)壓力py=0.49MPa,常(chang)用溫度(du)ty=150℃。根據條(tiao)件選出(chu)合适的(de)浮子流(liu)量計的(de)口徑及(ji)浮子号(hao)。
　　選擇11Cr18Ni9Ti材(cai)質的浮(fu)子,其密(mi)度爲780kg/m3。水(shui)在工作(zuo)狀态時(shi)的密度(du)爲954kg/m3,則❗根(gen)據公式(shi)(3)可以得(de)到

　　代入(ru)最大流(liu)量Qmax=70m3/h和常(chang)用流量(liang)最小值(zhi)Qmin=20m3/h可以求(qiu)得水的(de)🈲流量範(fan)圍Qsmax=66.6m3/h,Qsmin=22.2m2/h。
通過(guo)查詢KF10的(de)轉子流(liu)量計規(gui)格表,可(ke)以得知(zhi)選擇口(kou)徑DN100,浮子(zi)号K10.2,材質(zhi)1Cr18Ni9Ti。

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