本(ben)文應用流(liu)體力學有(you)關理論探(tan)讨了介質(zhi)粘性時轉(zhuan)子流量計(ji) 示值影響(xiang)的基本規(gui)律,并以甘(gan)油水溶液(ye)爲工作介(jie)質,在流量(liang)标準裝置(zhi)上獲得了(le)LZB,10,6三種轉子(zi)流量計統(tong)一的粘性(xing)修正公式(shi)。結果表明(ming)結果的趨(qu)勢基本一(yi)緻,統一的(de)拈性修正(zheng)公🛀式與實(shi)驗值的最(zui)大偏差爲(wei)3.3%。
　　轉子流量(liang)計由于具(ju)有結構簡(jian)單、成本低(di)、使用方便(bian)、量😘程範圍(wei)寬等優點(dian),廣泛地應(ying)用于工業(ye)生産及科(ke)學研究中(zhong),但是轉子(zi)流量計的(de)使用如同(tong)其他流量(liang)計一樣,遇(yu)到标定介(jie)質與使用(yong)介質粘性(xing)不一緻的(de)問題.即轉(zhuan)子流量計(ji)在标定條(tiao)件下使用(yong)🎯标定介質(zhi)👅所獲得的(de)刻度流量(liang),當使👉用在(zai)實際工作(zuo)條件下工(gong)作介質的(de)粘性與标(biao)定介質不(bu)同時,它的(de)刻度應當(dang)❌作如何修(xiu)正.對于🏃‍♂️這(zhe)個問題,國(guo)内外許多(duo)學者作了(le)‼️大👌量的研(yan)究.這些研(yan)究從方法(fa)上講可分(fen)爲兩大類(lei)🈲,一類着重(zhong)㊙️于盡可能(neng)地☔消除粘(zhan)性影響的(de)新型浮子(zi)的設計t’l,以(yi)期避開由(you)于标定介(jie)質與工作(zuo)介質粘性(xing)不同引起(qi)的示值修(xiu)正;另一⛷️類(lei)研究則是(shi)着眼于對(dui)現有的轉(zhuan)子流量計(ji)通過試驗(yan)找出其粘(zhan)性修正曲(qu)🐅線,獲得在(zai)🏃🏻不同粘性(xing)的工作介(jie)質下流量(liang)的轉換關(guan)系〔“~6].
　　上述兩(liang)種方法對(dui)轉子流量(liang)計粘性影(ying)響的研究(jiu)有一定的(de)推🚶‍♀️動作用(yong),但從目前(qian)的工作來(lai)看尚存在(zai)一定的🐕問(wen)題.采用第(di)一種方法(fa),可以找到(dao)一種粘性(xing)影響減小(xiao)💛很多的🛀🏻浮(fu)子,如盤形(xing)浮子的粘(zhan)性影響即(ji)爲老式浮(fu)子的25%,但盤(pan)形浮子重(zhong)量小,這樣(yang)轉🐇子流量(liang)計的量程(cheng)也小,無法(fa)用于實際(ji)生産。此外(wai),盡管盤形(xing)浮♍子的粘(zhan)性影響🐪極(ji)大地降低(di),但🙇🏻問題是(shi)仍然存在(zai)粘性影響(xiang),因😍此還是(shi)🌈要尋求粘(zhan)性影響🤞的(de)修正.對第(di)二種方法(fa),目前大都(dou)用機油作(zuo)工作介質(zhi),并用加溫(wen)改🌐變粘性(xing)的辦法來(lai)獲得實驗(yan)曲線.衆所(suo)周知,采用(yong)對機油加(jia)溫的辦法(fa),實際上改(gai)變了介質(zhi)的3個參數(shu),即♉溫度、粘(zhan)度、密度。這(zhe)3個對轉㊙️子(zi)流量計有(you)影響的參(can)數👌中,密度(du)的影響是(shi)可以區分(fen)出來的;但(dan)是溫度與(yu)粘度的影(ying)響🔆互相交(jiao)叉,很難區(qu)分。因此由(you)這些實驗(yan)得🌐到的結(jie)果,實際上(shang)至🌍少是兩(liang)個因素影(ying)響的綜合(he),不能獲得(de)介質粘性(xing)這單一因(yin)素對轉子(zi)⛷️流量計示(shi)值的影響(xiang)及其修正(zheng).迄今爲止(zhi)的上述兩(liang)個方面的(de)研究還有(you)一個😄問題(ti)是均爲實(shi)驗研究,理(li)論研究偏(pian)少.鑒于上(shang)述情況,本(ben)文拟運用(yong)流體力學(xue)🐆基本理論(lun),分析轉子(zi)的運動,導(dao)出轉子流(liu)🐕量計的數(shu)學📧模型,從(cong)而得出轉(zhuan)子流量計(ji)粘性修正(zheng)的理論🍉曲(qu)線。在實驗(yan)中👌采用不(bu)同濃⛷️度的(de)甘油作介(jie)質并将實(shi)驗結果進(jin)行密🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度修(xiu)正,得到以(yi)理論爲基(ji)礎,經實驗(yan)驗證的轉(zhuan)子流量計(ji)粘性修正(zheng)公式.
1轉子(zi)流量計的(de)數學模型(xing)
轉子流量(liang)計的轉子(zi)在處于某(mou)一平衡位(wei)置時受到(dao)下述🔱幾個(ge)力的作用(yong)(見圖1):自上(shang)而下的力(li)
a.浮子重力(li)Gf=ρfVfg
式中ρf—浮子(zi)的平均密(mi)度
Vf—浮子的(de)體積g
g—當地(di)重力加速(su)度
b.流體對(dui)浮子頂部(bu)的壓力p2
自(zi)下而上的(de)力
a.浮子所(suo)受的浮力(li)
Ff=pVfg
式中ρ—介質(zhi)的密度
b.流(liu)體對浮子(zi)底部的壓(ya)力p1
c.浮子與(yu)被測介質(zhi)的粘性摩(mo)擦力N,這個(ge)力有兩個(ge)分量N,與N2,鑒(jian)于🐉錐🏃管及(ji)浮子的軸(zhou)對稱性,N,自(zi)相平衡.
浮(fu)子在平衡(heng)位置時的(de)力平衡方(fang)程爲
P1S+N2+F1=P2S+G　　　　　　(1)
即(P1- P2) S+ N2=(ρf-ρ)Vfg　　　　(2)
式(shi)中S—浮子最(zui)大截面積(ji)
浮子處在(zai)任一平衡(heng)位置時P1- P2爲(wei)常數,因此(ci)從式(2)有Nz=const?? (3)　　
假(jia)設浮子處(chu)于某一平(ping)衡位置時(shi),浮子與管(guan)壁間流體(ti)流動🌈爲層(ceng)流,有

式中(zhong)t—流動流體(ti)的切應力(li)
m—介質粘度(du)
u—r方向流體(ti)速度分量(liang)
uz—Z方向流體(ti)速度分量(liang)
對錐管錐(zhui)度較小的(de)轉子流量(liang)計有



　　從式(shi)(16)即可由已(yi)知粘度爲(wei)m1的介質,其(qi)通過轉子(zi)流量計流(liu)量爲Q,浮子(zi)最大橫截(jie)面所在平(ping)面錐管半(ban)徑爲RI2max的情(qing)🏃🏻‍♂️形時❓;求得(de)粘度爲m2的(de)介質,流量(liang)同樣爲Q時(shi),浮子最大(da)橫截面所(suo)在平面錐(zhui)管的半徑(jing)爲🔞RII2max.由此即(ji)可知💚道浮(fu)子的相應(ying)位置,從而(er)求得粘度(du)爲産:的介(jie)質通過錐(zhui)管時的流(liu)量與浮子(zi)位置的關(guan)系。再與已(yi)知的召:介(jie)質的流量(liang)與浮子位(wei)置關系曲(qu)線比較,即(ji)可獲得轉(zhuan)子流量計(ji)的粘度修(xiu)正曲線。
　　理(li)論計算結(jie)果見圖2,3,4的(de)虛線.從圖(tu)中可以看(kan)出:随着🔞介(jie)質粘度的(de)上升,介質(zhi)流量明顯(xian)下降.這是(shi)因爲在介(jie)質粘度✏️上(shang)升的同時(shi),浮子爲了(le)保持其粘(zhan)性阻力的(de)不變性而(er)減👄小速度(du)的徑向梯(ti)度,導緻介(jie)質流量的(de)減小.這個(ge)趨勢與式(shi)(10)的結果是(shi)一緻的.


2實(shi)驗研究
　　本(ben)文用動态(tai)質量法标(biao)準裝置測(ce)量通過轉(zhuan)子流量計(ji)的🐅介🔞質流(liu)量.使用的(de)介質爲甘(gan)油水溶液(ye),即用在甘(gan)油中加入(ru)不🏃🏻等量水(shui)的辦法來(lai)改變介質(zhi)的粘度。
　　在(zai)甘油中加(jia)入水以後(hou),在介質粘(zhan)度發生變(bian)化的同🤩時(shi)介質的密(mi)度也發生(sheng)變化.爲了(le)将介質密(mi)度變化對(dui)轉子流量(liang)計♊示值的(de)影響與介(jie)質粘性變(bian)化對轉子(zi)流量計示(shi)值🔴的影響(xiang)區分開💜來(lai).先用☎️下式(shi)将所有👈實(shi)驗數據♻️都(dou)修正到🏃🏻與(yu)20℃水的密度(du)對應的🚶流(liu)量值

　　實驗(yan)采用國産(chan)LZB-15 LZB-10 LZB-6玻璃轉子(zi)流量計,每(mei)種各實驗(yan)2台.沒個流(liu)量刻🥰度在(zai)每個粘度(du)值時測量(liang)3次取平均(jun),實驗結果(guo)見圖2 3 4的實(shi)🧡線.
折現曲(qu)線課回歸(gui)成下述關(guan)系:
Q=a(m)+b(m)m+c(m) m2　　　　(18)
式中m=R2/R1
　　由(you)于這些不(bu)同型号的(de)轉子流量(liang)計各不幾(ji)何相似,也(ye)不流體♻️動(dong)力相似,因(yin)此上述a,b,c對(dui)不同型号(hao)的轉子流(liu)量計是不(bu)相同的。
對(dui)于LZB一15型
a=374.15一(yi)2224.4 m +1834.8 m2
b=38.675一38.254m一1.6394 m2
e=一0.077771一(yi)1.0519m+1.6394 m2
對于LzB一10型(xing)
a=-775.42 +726.9m
b=15.86一16.475 m
c=-0.17857 +0.196 m
對于LZB-6型(xing)
a=-155.641 +154.726m
b=6.2479+7.602m
c=一0.061789 +0.12932 m
　　理論計(ji)算的結果(guo)與實驗值(zhi)的最大偏(pian)差不超過(guo)3.3%
3讨論
a.理論(lun)模型推導(dao)時實際上(shang)用的是一(yi)元流動模(mo)型,因此對(dui)🎯錐管錐⁉️度(du)小的玻璃(li)轉子流量(liang)計理論與(yu)實驗值吻(wen)合較好.
b.理(li)論結果是(shi)在層流流(liu)動前提下(xia)得到的.證(zheng)明對LZB一👅15, LZB一(yi)10,LZB一6三類轉(zhuan)子流量計(ji)理論計算(suan)與實驗基(ji)本一緻,因(yin)此對這些(xie)流量計該(gai)模型是可(ke)行的。
c.由于(yu)條件的限(xian)制,特别是(shi)試驗對象(xiang)的品種、規(gui)格、數量都(dou)不多,因🌐此(ci)可能使本(ben)文的試驗(yan)結果産生(sheng)很大📧的局(ju)限性,隻能(neng)是個方法(fa)性的探讨(tao),大量的問(wen)題有待于(yu)考量。

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