摘要(yao)
　　轉子(zi)流量(liang)計 用(yong)于氣(qi)體采(cai)樣測(ce)量,其(qi)指示(shi)值與(yu)實際(ji)流量(liang)因氣(qi)壓、溫(wen)度的(de)不同(tong)會有(you)一定(ding)的誤(wu)差,對(dui)流量(liang)計的(de)指示(shi)值進(jin)行修(xiu)正後(hou)才✍️能(neng)得到(dao)真實(shi)流量(liang)值。本(ben)文介(jie)紹了(le)轉子(zi)流量(liang)計指(zhi)示⛷️值(zhi)在非(fei)标準(zhun)大氣(qi)壓和(he)✂️抽氣(qi)中在(zai)流量(liang)計入(ru)口處(chu)出現(xian)負壓(ya)時兩(liang)種情(qing)況下(xia)的修(xiu)正方(fang)法,以(yi)及氣(qi)體采(cai)樣測(ce)量中(zhong)的注(zhu)意事(shi)項。轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)用⚽于(yu)氣體(ti)采樣(yang)測量(liang)中應(ying)注意(yi)的問(wen)題
1引(yin)言
　　轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)是測(ce)定氣(qi)體流(liu)量(即(ji)流率(lü))的常(chang)用計(ji)量器(qi)具,在(zai)使用(yong)中其(qi)讀數(shu)值不(bu)一定(ding)等于(yu)實際(ji)的流(liu)量值(zhi)。從🌈轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)的🌏讀(du)數獲(huo)得正(zheng)确流(liu)量值(zhi)有一(yi)定條(tiao)件,一(yi)🆚個合(he)格流(liu)量計(ji)的刻(ke)度是(shi)在标(biao)準狀(zhuang)态下(xia)得到(dao)的,與(yu)标準(zhun)狀态(tai)不☔同(tong)的使(shi)用條(tiao)件需(xu)要對(dui)讀數(shu)進行(hang)修正(zheng),關于(yu)影響(xiang)讀數(shu)修正(zheng)的使(shi)用條(tiao)件以(yi)及怎(zen)樣才(cai)能獲(huo)得正(zheng)确流(liu)量值(zhi)是本(ben)文🌐闡(chan)述的(de)内容(rong)。這個(ge)問題(ti)似乎(hu)是老(lao)生常(chang)談,但(dan)對㊙️某(mou)些進(jin)行放(fang)射性(xing)氣體(ti)或氣(qi)溶膠(jiao)的采(cai)樣測(ce)量的(de)工作(zuo)者卻(que)時有(you)模糊(hu),有待(dai)注意(yi)和澄(cheng)清。
　　轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)工作(zuo)時,轉(zhuan)子(也(ye)稱爲(wei)浮子(zi))受到(dao)兩個(ge)力的(de)作用(yong):一是(shi)垂直(zhi)向上(shang)的推(tui)動力(li),它等(deng)于流(liu)體流(liu)經轉(zhuan)子與(yu)錐管(guan)間的(de)環♉形(xing)截面(mian)形成(cheng)的壓(ya)力差(cha)所産(chan)生的(de)浮力(li)💜;另一(yi)是轉(zhuan)子本(ben)🔞身垂(chui)直🔅向(xiang)下的(de)淨重(zhong)力。當(dang)壓力(li)差與(yu)轉子(zi)的淨(jing)重力(li)相等(deng)時,轉(zhuan)子處(chu)于🐕平(ping)衡狀(zhuang)态,即(ji)停留(liu)在一(yi)定位(wei)置上(shang),轉子(zi)停留(liu)的高(gao)度就(jiu)反映(ying)了流(liu)量的(de)大小(xiao)。問題(ti)是這(zhe)停留(liu)高度(du)與流(liu)量大(da)小📐兩(liang)者之(zhi)間的(de)對🥵應(ying)關系(xi)還與(yu)一系(xi)列條(tiao)件(氣(qi)壓、溫(wen)度、流(liu)體狀(zhuang)态等(deng))有關(guan),本文(wen)就㊙️這(zhe)些方(fang)面分(fen)别介(jie)紹。
2轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)的氣(qi)壓(溫(wen)度)效(xiao)應
　　轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)的刻(ke)度示(shi)值是(shi)在标(biao)準狀(zhuang)态(101.3kPa,293K)下(xia)得出(chu)的,當(dang)用于(yu)非标(biao)💯準狀(zhuang)态時(shi)使用(yong)條件(jian)下的(de)真實(shi)流量(liang)值與(yu)讀數(shu)值是(shi)不同(tong)的,有(you)以下(xia)關系(xi)[1]:

　　式中(zhong),QS爲使(shi)用條(tiao)件下(xia)的真(zhen)實流(liu)量值(zhi);QN爲流(liu)量計(ji)讀數(shu)(按🤩流(liu)量計(ji)在标(biao)準條(tiao)件下(xia)刻度(du)的示(shi)值讀(du)出的(de));PN,PS分别(bie)⛷️爲标(biao)準狀(zhuang)🐅态和(he)使用(yong)條件(jian)的絕(jue)對氣(qi)壓;TN,TS分(fen)别爲(wei)标準(zhun)狀态(tai)和使(shi)用條(tiao)件的(de)絕對(dui)溫度(du)📱。
　　例如(ru):在烏(wu)魯木(mu)齊,當(dang)轉子(zi)流量(liang)計用(yong)于氣(qi)壓約(yue)爲92.3kPa、氣(qi)🆚溫293K條(tiao)件下(xia)🥰,若QN=0.85Lmin,則(ze)由式(shi)(1)得QS=0.89Lmin,真(zhen)實流(liu)量值(zhi)大于(yu)其讀(du)數值(zhi)。
　　在我(wo)國内(nei)地,氣(qi)壓一(yi)般與(yu)标準(zhun)狀态(tai)相近(jin)(PS≈PN,TS≈TN),此項(xiang)修正(zheng)問題(ti)不大(da)。但在(zai)氣體(ti)采樣(yang)中如(ru)果流(liu)量計(ji)上遊(you)連接(jie)🆚有過(guo)濾器(qi)或調(diao)節閥(fa)門,有(you)可能(neng)使流(liu)量計(ji)入口(kou)氣壓(ya)✨顯著(zhe)降低(di),這是(shi)氣體(ti)采樣(yang)測量(liang)中常(chang)出現(xian)的問(wen)題,不(bu)可忽(hu)視。這(zhe)種情(qing)況下(xia),氣體(ti)真實(shi)流量(liang)值則(ze)👈按下(xia)式計(ji)算:

　　式(shi)中,QS爲(wei)使用(yong)條件(jian)下的(de)真實(shi)流量(liang)值;QS爲(wei)流量(liang)計讀(du)數;PN、Pλ分(fen)别爲(wei)标準(zhun)狀态(tai)和流(liu)量計(ji)入口(kou)的絕(jue)對氣(qi)壓;TN、Tλ分(fen)别爲(wei)标準(zhun)狀态(tai)和流(liu)量計(ji)入口(kou)的絕(jue)對溫(wen)度。情(qing)況是(shi)否确(que)實如(ru)此,下(xia)面用(yong)一實(shi)例[2]予(yu)以說(shuo)明。

　　圖(tu)1所示(shi)的氣(qi)流回(hui)路可(ke)定量(liang)觀測(ce)入口(kou)抽氣(qi)負壓(ya)對🐕流(liu)量計(ji)指示(shi)值引(yin)起的(de)測量(liang)誤差(cha)。在流(liu)量計(ji)入口(kou)端裝(zhuang)一隻(zhi)調節(jie)閥門(men),啓動(dong)抽氣(qi)泵抽(chou)氣,用(yong)調節(jie)閥把(ba)轉子(zi)流量(liang)⛹🏻‍♀️計調(diao)到不(bu)同的(de)指示(shi)值,用(yong)串接(jie)在氣(qi)路入(ru)口的(de)煤氣(qi)表(或(huo)其他(ta)不受(shou)壓力(li)影響(xiang)的氣(qi)動儀(yi)表)測(ce)出相(xiang)應的(de)實際(ji)流量(liang)(這應(ying)視♋作(zuo)進入(ru)氣路(lu)🍓的正(zheng)确流(liu)量㊙️),用(yong)壓差(cha)計同(tong)💘時👅測(ce)出調(diao)節閥(fa)兩端(duan)的壓(ya)力差(cha),從而(er)确定(ding)轉子(zi)流量(liang)計的(de)🐅實際(ji)入💋口(kou)氣壓(ya)。設環(huan)境氣(qi)壓等(deng)于标(biao)準大(da)氣壓(ya),而流(liu)量計(ji)入口(kou)氣壓(ya)等于(yu)标準(zhun)大氣(qi)壓(101.3kPa)減(jian)去調(diao)節閥(fa)兩端(duan)的壓(ya)🤩差。表(biao)1列出(chu)了一(yi)組觀(guan)測值(zhi)。

　　由表(biao)1可見(jian),調節(jie)閥門(men)置于(yu)轉子(zi)流量(liang)計的(de)入口(kou)端,因(yin)給👈流(liu)量計(ji)造成(cheng)了抽(chou)氣負(fu)壓,使(shi)流量(liang)計入(ru)口氣(qi)壓低(di)⭕于标(biao)準大(da)氣壓(ya),其指(zhi)示值(zhi)與煤(mei)氣表(biao)測得(de)的實(shi)際流(liu)量相(xiang)比總(zong)是偏(pian)高,偏(pian)高多(duo)少與(yu)閥門(men)的開(kai)合程(cheng)度(實(shi)際是(shi)氣路(lu)阻力(li)大小(xiao))引起(qi)的抽(chou)氣負(fu)壓大(da)☀️小有(you)關。閥(fa)🔴門關(guan)得越(yue)小🛀,引(yin)起得(de)抽氣(qi)負壓(ya)越大(da),偏高(gao)的比(bi)例越(yue)大。當(dang)用式(shi)(2)修正(zheng)後就(jiu)與煤(mei)氣表(biao)的測(ce)定值(zhi)在誤(wu)差範(fan)圍内(nei)一緻(zhi)了。
　　必(bi)須注(zhu)意的(de)是,式(shi)(2)與式(shi)(1)表面(mian)上看(kan)很相(xiang)似,其(qi)實在(zai)根号(hao)中分(fen)數線(xian)上下(xia)的有(you)關氣(qi)壓、溫(wen)度是(shi)颠倒(dao)的。這(zhe)兩個(ge)公式(shi)是有(you)區别(bie)的,又(you)是相(xiang)聯系(xi)的,式(shi)(2)可從(cong)式(1)導(dao)出如(ru)下:
　　首(shou)先應(ying)明确(que),通常(chang)所謂(wei)氣體(ti)流量(liang)都是(shi)體積(ji)流量(liang)(單位(wei)時間(jian)💞流過(guo)的氣(qi)體體(ti)積),而(er)非質(zhi)量流(liu)量(單(dan)位時(shi)間流(liu)過的(de)氣🎯體(ti)質量(liang))。氣體(ti)體積(ji)是随(sui)氣壓(ya)和溫(wen)度的(de)變🔴化(hua)而變(bian)化的(de)。在使(shi)用條(tiao)件下(xia),人們(men)通常(chang)關心(xin)的是(shi)當地(di)氣壓(ya)、溫度(du)下的(de)體❓積(ji)或體(ti)積流(liu)量即(ji)使用(yong)條件(jian)下⭕的(de)真實(shi)流量(liang)。結合(he)到圖(tu)1的⛱️情(qing)況,人(ren)們關(guan)心的(de)是環(huan)境氣(qi)壓、溫(wen)度下(xia)🥰的體(ti)積流(liu)量,而(er)非流(liu)量計(ji)入口(kou)負壓(ya)下的(de)體積(ji)流量(liang)。
将式(shi)(1)應用(yong)于圖(tu)1的情(qing)況,可(ke)得到(dao)流量(liang)計在(zai)有入(ru)口負(fu)壓(相(xiang)當于(yu)入口(kou)氣壓(ya)低于(yu)标準(zhun)大氣(qi)壓)下(xia)的入(ru)口體(ti)積流(liu)量Qλ。對(dui)Qλ可類(lei)似寫(xie)成:

将(jiang)式(3)代(dai)入式(shi)(5),即得(de)到式(shi)(2)。
　　用表(biao)1第一(yi)列爲(wei)例,可(ke)用數(shu)字表(biao)達上(shang)述關(guan)系。入(ru)口氣(qi)壓爲(wei)91.4kPa下的(de)流量(liang)計指(zhi)示流(liu)量爲(wei)108.0Lmin,對應(ying)此負(fu)壓下(xia)的體(ti)🙇‍♀️積流(liu)量,可(ke)按式(shi)(3)計算(suan)得:

　　即(ji)爲表(biao)1中修(xiu)正後(hou)的流(liu)量值(zhi)。可見(jian),在氣(qi)路中(zhong)轉子(zi)流量(liang)計☎️入(ru)口有(you)入口(kou)負壓(ya)的情(qing)況下(xia),用式(shi)(2)可直(zhi)接對(dui)流🚶量(liang)讀數(shu)值修(xiu)正得(de)到❓真(zhen)實流(liu)量值(zhi)。
　　以上(shang)說明(ming)了轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)的氣(qi)壓效(xiao)應的(de)表現(xian)與規(gui)👣律,由(you)♌此提(ti)出🌍在(zai)使用(yong)中針(zhen)對氣(qi)壓效(xiao)應如(ru)何獲(huo)得真(zhen)實流(liu)量值(zhi)的一(yi)些方(fang)💛法和(he)🈲注意(yi)事項(xiang)。
3氣體(ti)采樣(yang)測量(liang)中的(de)注意(yi)事項(xiang)
3.1避免(mian)流量(liang)計入(ru)口負(fu)壓
　　将(jiang)圖1中(zhong)的采(cai)樣裝(zhuang)置和(he)流量(liang)調節(jie)閥放(fang)在流(liu)量計(ji)出口(kou)端的(de)下遊(you)将會(hui)避免(mian)産生(sheng)入口(kou)負壓(ya)。
　　當有(you)些采(cai)樣對(dui)象(如(ru)氣溶(rong)膠、氡(dong)子體(ti)等)會(hui)在流(liu)量計(ji)中沉(chen)積或(huo)污染(ran)流量(liang)計影(ying)響采(cai)樣時(shi),采樣(yang)裝置(zhi)隻能(neng)放在(zai)流量(liang)計的(de)上遊(you)。這樣(yang)流量(liang)計的(de)指示(shi)值與(yu)實際(ji)🐇流量(liang)必然(ran)會有(you)誤差(cha)。這種(zhong)誤差(cha)🏃‍♀️有多(duo)大視(shi)入口(kou)負壓(ya)而定(ding),入口(kou)負壓(ya)越大(da),流量(liang)計指(zhi)💜示值(zhi)就偏(pian)高的(de)誤差(cha)🈲越大(da)。
3.2穩定(ding)脈動(dong)氣流(liu)
　　用轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)測量(liang)氣體(ti)采樣(yang)流量(liang)時對(dui)氣流(liu)的要(yao)求是(shi)🥰均勻(yun)而穩(wen)定,若(ruo)是脈(mo)動氣(qi)流,轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)指示(shi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻值總(zong)是偏(pian)高于(yu)實際(ji)流量(liang)🍉值,其(qi)偏高(gao)的誤(wu)差有(you)時可(ke)💘達40%[2]。造(zao)成脈(mo)動氣(qi)流主(zhu)要是(shi)抽氣(qi)泵(取(qu)樣🏃‍♀️泵(beng))的性(xing)能。此(ci)外,還(hai)可在(zai)采樣(yang)氣路(lu)中采(cai)取穩(wen)流措(cuo)施,例(li)如在(zai)采樣(yang)㊙️氣路(lu)中串(chuan)接🚶‍♀️緩(huan)沖器(qi)等,使(shi)得脈(mo)動氣(qi)流變(bian)爲穩(wen)定氣(qi)㊙️流。
　　這(zhe)裏推(tui)薦一(yi)個好(hao)方法(fa),在轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)的出(chu)口端(duan)串接(jie)一個(ge)過濾(lü)器,裏(li)面的(de)慮膜(mo)能增(zeng)加氣(qi)路中(zhong)氣流(liu)的阻(zu)力,較(jiao)好地(di)将💛脈(mo)動氣(qi)流變(bian)爲穩(wen)定氣(qi)流。
　　在(zai)用皂(zao)膜流(liu)量計(ji)校準(zhun)轉子(zi)流量(liang)計中(zhong),對在(zai)氣路(lu)中串(chuan)接和(he)未串(chuan)接過(guo)濾器(qi)進行(hang)比較(jiao),結果(guo)見表(biao)2。

　　表2可(ke)見,使(shi)用了(le)過濾(lü)器降(jiang)低了(le)轉子(zi)流量(liang)計偏(pian)高指(zhi)示誤(wu)差,說(shuo)明📧過(guo)濾器(qi)起到(dao)了穩(wen)流作(zuo)用,提(ti)高了(le)校準(zhun)精度(du)。
3.3修正(zheng)流量(liang)值
　　使(shi)用時(shi)測量(liang)環境(jing)氣壓(ya)和流(liu)量計(ji)入口(kou)氣壓(ya),根據(ju)式(1)和(he)(2)計算(suan)修正(zheng),這是(shi)得到(dao)真實(shi)流量(liang)值最(zui)好的(de)辦法(fa)。
4結語(yu)
　　轉子(zi)流量(liang)計廣(guang)泛用(yong)于氣(qi)體采(cai)樣測(ce)量。在(zai)轉子(zi)流量(liang)🈲計刻(ke)度或(huo)檢驗(yan)時的(de)條件(jian)是氣(qi)流穩(wen)定、标(biao)準大(da)氣壓(ya)和标(biao)準溫(wen)度,而(er)在使(shi)用時(shi)卻不(bu)能保(bao)證,因(yin)而對(dui)讀數(shu)🈲值進(jin)行修(xiu)正是(shi)✉️必然(ran)的。轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)在💰非(fei)标準(zhun)狀态(tai)使用(yong)條件(jian)下用(yong)式(1)對(dui)其讀(du)數值(zhi)修正(zheng)可得(de)到真(zhen)實流(liu)量值(zhi),對于(yu)流量(liang)計入(ru)口有(you)負壓(ya)時則(ze)用式(shi)(2)對其(qi)讀數(shu)值修(xiu)正可(ke)得到(dao)🌈真實(shi)流量(liang)值。在(zai)采樣(yang)過程(cheng)中,使(shi)用穩(wen)流措(cuo)施是(shi)必要(yao)的,并(bing)且選(xuan)擇脈(mo)動氣(qi)流小(xiao)的抽(chou)氣泵(beng)和負(fu)載能(neng)力強(qiang)的泵(beng)🔴電源(yuan),也可(ke)降低(di)脈動(dong)✂️氣流(liu),能保(bao)證轉(zhuan)子流(liu)量計(ji)在氣(qi)體采(cai)樣測(ce)量中(zhong)的精(jing)度。

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