本文應用(yòng)流體力學(xue)有關理論(lun)探讨了介(jie)質粘性時(shi)轉子流量(liang)計 示值影(yǐng)響的基本(běn)規律,并以(yi)甘油水溶(rong)液爲工作(zuo)介質,在流(liú)量标📱準裝(zhuang)置上獲得(de)了LZB,10,6三種轉(zhuǎn)子流量計(ji)統一的粘(zhān)性修正🔆公(gōng)式。結果表(biao)明結果的(de)趨勢基本(běn)一緻,統一(yī)🌈的拈性修(xiu)正公式與(yu)實驗值的(de)最大偏差(chà)爲3.3%。
　　轉子流(liu)量計由于(yu)具有結構(gòu)簡單、成本(běn)低、使用方(fang)便、量程範(fàn)💚圍寬等優(you)點,廣泛地(dì)應用于工(gong)業生産及(jí)科學研究(jiu)中,但是轉(zhuǎn)子🙇🏻流量計(ji)的使用如(rú)同其他流(liu)量計一樣(yang),遇到标定(dìng)介質與使(shǐ)用介質粘(zhan)性不一緻(zhì)的🌈問題.即(jí)轉子流量(liang)計在标定(dìng)條件下使(shǐ)用标定介(jie)質所獲得(de)的刻度流(liu)量,當使用(yong)在實際工(gong)作條件下(xia)工作介質(zhi)的粘性與(yǔ)标定介質(zhi)不同時,它(tā)的刻度應(yīng)當作如何(he)修😘正.對于(yu)這個問題(ti),國内外許(xu)多學者作(zuò)了大量的(de)研究.這些(xie)研究從方(fāng)法上講可(ke)分爲兩大(da)類👣,一類着(zhe)重于盡可(kě)能地消除(chu)粘性影響(xiǎng)的新型浮(fú)子的設計(ji)t’l,以期避開(kāi)由于标定(ding)介質與工(gōng)作介質粘(zhan)性不同引(yǐn)起的示值(zhí)修正;另一(yī)類研究則(zé)是着眼于(yu)對現有的(de)轉子流量(liàng)計通過試(shì)驗找出其(qí)粘性修正(zhèng)曲線,獲得(dé)在不同粘(zhan)性的工作(zuo)介質下流(liu)📱量的轉換(huàn)關系〔“~6].
　　上述(shù)兩種方法(fa)對轉子流(liú)量計粘性(xìng)影響的研(yán)究有一定(dìng)的推動作(zuò)用,但從目(mù)前的工作(zuo)來看尚存(cun)在一定的(de)問題.采用(yong)第一種方(fāng)法,可以找(zhǎo)到一種粘(zhān)性影響減(jian)小很多的(de)浮子,如盤(pán)形浮子的(de)粘性影響(xiang)即爲老式(shì)浮子的25%,但(dàn)盤形浮子(zǐ)重量小,這(zhe)樣轉子流(liu)量計的量(liang)程也小,無(wu)法用于實(shí)際生産。此(cǐ)外🏃‍♀️,盡管盤(pán)形浮子的(de)粘性影🙇🏻響(xiang)極大地降(jiang)低,但問題(tí)是仍然存(cun)在粘👉性影(ying)響,因此還(hai)是要尋求(qiu)粘性影響(xiang)的修正.對(duì)第二種方(fāng)法,目前大(da)都用機油(you)作工作介(jie)質,并❤️用加(jiā)溫改🐉變粘(zhan)性的辦法(fa)來獲得實(shi)驗曲線.衆(zhōng)所周知,采(cǎi)㊙️用對機油(yóu)加溫的辦(ban)法,實際上(shang)改變了介(jie)質的3個參(can)數,即⭕溫度(dù)、粘度、密度(du)。這3個對轉(zhuan)子流量計(jì)有影響的(de)參數中,密(mì)度的影響(xiǎng)是可以區(qū)分出💃來的(de);但是溫度(dù)與粘度的(de)影響👄互相(xiang)交叉,很難(nan)區分。因此(cǐ)由這些實(shi)驗得到的(de)結果,實際(jì)上至少是(shi)兩個因素(su)影響的綜(zōng)合,不💜能獲(huò)得介質粘(zhān)性這單一(yī)因素😍對轉(zhuǎn)子流量計(ji)示值的影(yǐng)⚽響及其修(xiū)正.迄今爲(wèi)止的上述(shù)兩個方面(mian)的研究還(hái)有一個問(wen)題是均爲(wèi)實驗研究(jiū),理論研究(jiū)偏少.鑒于(yu)上述情況(kuang),本文拟運(yùn)用流體力(li)學基本理(lǐ)♉論,分♍析轉(zhuan)子的運動(dòng),導出轉子(zi)流🔆量計的(de)數學模型(xing),從而得出(chū)轉子流量(liàng)計粘性修(xiu)正的理論(lùn)曲線。在實(shí)🌐驗中采用(yòng)不同濃度(dù)的甘油作(zuo)介質并将(jiāng)實驗結果(guo)進行密🐆度(du)修正,得到(dào)以理論爲(wei)基礎,經實(shi)驗驗證的(de)轉子流量(liang)計粘性修(xiū)正公式.
1轉(zhuan)子流量計(jì)的數學模(mó)型
轉子流(liu)量計的轉(zhuan)子在處于(yu)某一平衡(héng)位置時受(shòu)到✊下述幾(jǐ)個力的作(zuo)用(見圖1):自(zì)上而下的(de)力
a.浮子重(zhòng)力Gf=ρfVfg
式中ρf—浮(fu)子的平均(jun1)密度
Vf—浮子(zǐ)的體積g
g—當(dāng)地重力加(jiā)速度
b.流體(tǐ)對浮子頂(ding)部的壓力(li)p2
自下而上(shang)的力
a.浮子(zi)所受的浮(fu)力
Ff=pVfg
式中ρ—介(jie)質的密度(dù)
b.流體對浮(fu)子底部的(de)壓力p1
c.浮子(zǐ)與被測介(jiè)質的粘性(xing)摩擦力N,這(zhè)個力有兩(liang)個分量N,與(yǔ)N2,鑒于錐管(guǎn)及浮子的(de)軸對稱性(xìng),N,自相平衡(heng).
浮子在平(píng)衡位置時(shí)的力平衡(heng)方程爲
P1S+N2+F1=P2S+G　　　　　　(1)
即(jí)(P1- P2) S+ N2=(ρf-ρ)Vfg　　　　(2)
式中S—浮子(zǐ)最大截面(mian)積
浮子處(chù)在任一平(ping)衡位置時(shí)P1- P2爲常數,因(yin)此從式(2)有(yǒu)Nz=const?? (3)　　
假設浮子(zi)處于某一(yi)平衡位置(zhi)時,浮子與(yu)管壁間流(liu)體流動爲(wei)層⭐流,有

式(shi)中t—流動流(liu)體的切應(yīng)力
m—介質粘(zhān)度
u—r方向流(liu)體速度分(fen)量
uz—Z方向流(liú)體速度分(fen)量
對錐管(guan)錐度較小(xiao)的轉子流(liu)量計有



　　從(cóng)式(16)即可由(you)已知粘度(du)爲m1的介質(zhì),其通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量爲Q,浮(fu)子最大橫(héng)截面所在(zài)平面錐管(guan)半徑爲RI2max的(de)情形時;求(qiu)得粘度爲(wei)m2的㊙️介質,流(liú)量同樣爲(wei)Q時,浮子最(zui)大橫截面(miàn)所🚩在平面(mian)錐管的半(ban)徑爲RII2max.由此(cǐ)即可知✌️道(dào)浮子的相(xiang)應位置,從(cóng)而求得粘(zhan)度爲産:的(de)介質通🌈過(guò)錐管時的(de)📞流量與浮(fú)子🐅位置的(de)關系。再與(yu)已知的♌召(zhào):介質的流(liu)量🈲與浮子(zi)位置關系(xì)曲線比較(jiào),即可獲㊙️得(de)轉子流🛀量(liang)計的粘度(dù)修正曲線(xiàn)。
　　理論計算(suan)結果見圖(tú)2,3,4的虛線.從(cong)圖中可以(yi)看出:随着(zhe)介質🏒粘度(du)的‼️上升,介(jie)質流量明(ming)顯下降.這(zhe)是因爲在(zài)介質粘度(du)上升的同(tóng)時,浮🚶‍♀️子爲(wèi)了保持其(qi)粘性阻力(li)✌️的不變性(xing)而減👉小速(sù)度的徑向(xiàng)梯度,導⭐緻(zhì)介質流量(liang)的減小.這(zhè)個趨勢與(yǔ)式(10)的結果(guǒ)是一緻的(de)🙇🏻.


2實驗研究(jiū)
　　本文用動(dòng)态質量法(fǎ)标準裝置(zhi)測量通過(guo)轉子流量(liàng)計的介質(zhì)✌️流量.使用(yong)的介質爲(wei)甘油水溶(rong)液,即用在(zài)♈甘油中加(jiā)入不等量(liang)水的㊙️辦法(fǎ)來改變介(jiè)質的粘度(du)㊙️。
　　在甘油中(zhong)加入水以(yǐ)後,在介質(zhì)粘度發生(sheng)變化的同(tóng)時介🚶質的(de)密度也發(fā)生變化.爲(wei)了将介質(zhi)密度變化(hua)🈲對轉子流(liu)量計示值(zhi)的影✔️響與(yu)介質粘性(xing)變化對轉(zhuan)✨子流量計(jì)示值的影(yǐng)響區分開(kai)⛹🏻‍♀️來.先用下(xia)式将所有(yǒu)實驗數據(ju)都修正到(dào)❌與20℃水的密(mì)度對應的(de)流量值

　　實(shi)驗采用國(guo)産LZB-15 LZB-10 LZB-6玻璃轉(zhuǎn)子流量計(ji),每種各實(shi)驗2台.沒🔱個(gè)流量刻度(dù)在每個粘(zhān)度值時測(cè)量3次取平(ping)均,實驗結(jié)果見圖♉2 3 4的(de)實線.
折現(xian)曲線課回(huí)歸成下述(shù)關系:
Q=a(m)+b(m)m+c(m) m2　　　　(18)
式中(zhōng)m=R2/R1
　　由于這些(xiē)不同型号(hao)的轉子流(liu)量計各不(bú)幾何相似(sì),也不💁流體(ti)☎️動力相似(sì),因此上述(shu)a,b,c對不同型(xing)号的轉子(zǐ)流量計是(shi)不相🔞同的(de)。
對于LZB一15型(xíng)
a=374.15一2224.4 m +1834.8 m2
b=38.675一38.254m一1.6394 m2
e=一(yi)0.077771一1.0519m+1.6394 m2
對于LzB一(yī)10型
a=-775.42 +726.9m
b=15.86一16.475 m
c=-0.17857 +0.196 m
對于(yú)LZB-6型
a=-155.641 +154.726m
b=6.2479+7.602m
c=一0.061789 +0.12932 m
　　理論(lùn)計算的結(jie)果與實驗(yàn)值的最大(da)偏差不超(chao)過3.3%
3讨論
a.理(lǐ)論模型推(tui)導時實際(jì)上用的是(shi)一元流動(dong)模型,因⁉️此(cǐ)⚽對錐管錐(zhui)度小的玻(bō)璃轉子流(liu)量計理論(lùn)與實驗值(zhí)吻合較好(hǎo).
b.理論結果(guǒ)是在層流(liu)流動前提(ti)下得到的(de).證明對LZB一(yī)15, LZB一🤩10,LZB一6三類(lèi)轉子流量(liang)計理論計(ji)算與實驗(yan)基本一緻(zhi),因此對這(zhè)✌️些流量計(jì)該模型是(shi)可行的。
c.由(you)于條件的(de)限制,特别(bie)是試驗對(duì)象的品種(zhong)、規格、數🥵量(liàng)都不多,因(yīn)此可能使(shǐ)本文的試(shì)驗結果産(chan)生很大🔞的(de)局限性,隻(zhi)能是個方(fāng)法⛷️性的探(tan)讨,大量的(de)問題有待(dai)于考量。

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