摘要
　　轉子流量計(ji) 用于氣體采樣測(ce)量,其指示值與實(shi)際流量因氣壓、溫(wen)♻️度的不同會有一(yī)定的誤差,對流量(liàng)計的指示值進行(háng)修正🌍後才☀️能得到(dao)真實流量值。本文(wen)介紹了轉子流量(liang)計指示值在非标(biāo)準大氣壓和抽氣(qì)中在流量計入口(kou)處出現負壓時兩(liǎng)種情況下的修正(zheng)方法,以及氣體采(cǎi)樣測量中的注意(yi)事項。轉子流量計(ji)用🛀于氣體采樣測(cè)量中應注意的👌問(wen)題
1引言
　　轉子流量(liang)計是測定氣體流(liú)量(即流率)的常用(yòng)計量🆚器具☁️,在🌈使用(yòng)中其讀數值不一(yi)定等于實際的流(liú)量值。從轉子流量(liang)計的🈚讀數獲得正(zheng)确流量值有一定(dìng)條件,一個合格流(liu)量計的刻度🈲是在(zai)标準狀态下得到(dao)的,與标🐕準狀态不(bú)同的使用條件需(xu)要對讀數進行修(xiū)正,關于影響讀數(shu)修正的使用條✍️件(jian)以及怎樣✂️才能獲(huo)得正确流量值是(shì)本文闡述的内容(róng)。這🔞個問題似乎是(shi)🐉老生常談,但對某(mǒu)些進行放射性氣(qi)體或氣溶膠的采(cai)樣測量🏃‍♂️的工作者(zhě)卻時有模糊,有待(dai)注意和澄清🛀🏻。
　　轉子(zi)流量計工作時,轉(zhuǎn)子(也稱爲浮子)受(shòu)到兩個力的作用(yòng):一是垂直向上的(de)推動力,它等于流(liú)體流經轉子與錐(zhuī)🍉管間的環形截面(miàn)形成的壓力差所(suo)産生的浮力;另一(yi)是轉子本身垂直(zhi)🏃‍♀️向下的淨重力。當(dāng)壓力差與轉子的(de)淨重力相等時,轉(zhuan)子處于平衡狀态(tài)🌏,即停留在一定位(wèi)置上,轉子停留的(de)高度就反映了🌂流(liu)量的大小。問題是(shì)這停留高度與流(liu)量大小兩者之間(jian)的對🏃‍♂️應關系還與(yǔ)一系列條件(氣壓(yā)、溫度、流體狀态等(deng))有關,本文就這些(xiē)方面分别介紹💰。
2轉(zhuǎn)子流量計的氣壓(ya)(溫度)效應
　　轉子流(liu)量計的刻度示值(zhí)是在标準狀态(101.3kPa,293K)下(xia)得出的,當用于✔️非(fei)标準狀态時使用(yòng)條件下的真實流(liu)量值與讀數值是(shi)不同的,有以下關(guan)系[1]:

　　式中,QS爲使用條(tiáo)件下的真實流量(liàng)值;QN爲流量計讀數(shu)🌈(按流量🔞計在标準(zhun)條件下刻度的示(shì)值讀出的);PN,PS分别爲(wèi)标準狀态和使用(yong)條件的絕對氣壓(yā);TN,TS分别爲标準狀态(tai)和使用條件的絕(jué)對溫度🤩。
　　例如:在烏(wū)魯木齊,當轉子流(liú)量計用于氣壓約(yuē)爲92.3kPa、氣溫293K條⚽件下,若(ruo)💃🏻QN=0.85Lmin,則由式(1)得QS=0.89Lmin,真實流(liu)量值大于其讀數(shù)值。
　　在我國内地,氣(qì)壓一般與标準狀(zhuang)态相近(PS≈PN,TS≈TN),此項修正(zheng)🏒問題不大。但在氣(qi)體采樣中如果流(liu)量計上遊連接有(you)過✨濾器或調節閥(fá)❓門,有⛷️可能使流量(liàng)計入口氣壓顯著(zhe)降低,這是氣體采(cǎi)樣測量中常出現(xiàn)的問題,不可忽視(shi)。這種情況下,氣體(ti)真實流量值則按(àn)下式計㊙️算:

　　式中,QS爲(wei)使用條件下的真(zhen)實流量值;QS爲流量(liang)計讀數;PN、Pλ分别爲标(biāo)😄準狀态和流量計(ji)入口的絕對氣壓(ya);TN、Tλ分别爲标🌈準狀态(tài)和流量⭐計入♉口的(de)絕對溫度。情況是(shi)否确實如此,下面(mian)用一實💃例[2]予以說(shuo)明。

　　圖1所示的氣(qi)流回路可定量觀(guān)測入口抽氣負壓(ya)對流量🙇‍♀️計指示值(zhí)引起的測量誤差(chà)。在流量計入口端(duan)✊裝一隻調節閥🤩門(mén),啓動抽氣泵抽氣(qì),用調節閥把轉子(zǐ)流量計調到不同(tóng)的指示值👣,用串接(jie)❓在氣路入口的煤(mei)氣表(或其他不受(shòu)壓力影響的氣動(dòng)儀表)測出相應的(de)實際❓流量(這應視(shi)作進入氣路的正(zheng)确流量),用壓差計(jì)同時測出調節閥(fá)兩端的壓力差,從(cong)而确🥰定轉子流🤩量(liàng)計的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼實際入口氣(qì)壓。設環境氣壓等(deng)于标準大氣壓,而(er)流量計入口氣壓(ya)等于标準大氣壓(yā)(101.3kPa)減去調節閥兩端(duan)的壓❤️差。表1列出了(le)一組觀測值。

　　由表(biao)1可見,調節閥門置(zhì)于轉子流量計的(de)入口端,因給流量(liàng)計造成了抽氣負(fù)壓,使流量計入口(kou)氣壓低于标準大(da)氣壓,其指示值與(yǔ)煤氣表測得的實(shi)際流量相比總是(shì)偏💋高,偏高多少與(yǔ)閥門的開合程度(dù)(實際是氣路阻力(li)大小)引起的抽氣(qi)負壓大小有關。閥(fa)門關得越小,引起(qǐ)得抽氣負壓越大(da),偏高的比例越大(da)。當用式(2)修正後就(jiu)與煤氣表的測定(ding)值在誤差範圍内(nei)一緻了。
　　必須注意(yì)的是,式(2)與式(1)表面(miàn)上看很相似,其實(shí)在根号中分數線(xiàn)上下的有關氣壓(ya)、溫度是颠倒的。這(zhe)兩個公式是有區(qu)别的,又是相聯系(xì)的,式(2)可從式(1)導出(chū)如下:
　　首先應明确(què),通常所謂氣體流(liú)量都是體積流量(liang)(單位時間流過的(de)氣體體積),而非質(zhi)量流量(單位時間(jiān)流過的氣體質量(liang))。氣體體積是随氣(qi)壓和溫度的變化(huà)而變化的。在使用(yòng)條件下,人們通常(cháng)關心的是當地氣(qi)壓、溫度下的體積(ji)或體積流量即使(shi)用條件下的真實(shi)流量。結合到圖1的(de)情況,人們關心的(de)是環境🍓氣壓、溫度(dù)下的體積流量,而(ér)非流量計入口負(fu)❓壓下的體積流量(liang)。
将式(1)應用于圖1的(de)情況,可得到流量(liàng)計在有入口負壓(yā)(相當于入口氣壓(yā)低于标準大氣壓(yā))下的入口體✔️積流(liú)📞量Qλ。對Qλ可類似寫成(chéng):

将式(3)代入式(5),即得(dé)到式(2)。
　　用表1第一列(lie)爲例,可用數字表(biao)達上述關系。入口(kǒu)氣壓爲91.4kPa下的流量(liàng)計指示流量爲108.0Lmin,對(dui)應此負壓下的體(ti)積流量,可🏃‍♂️按式(3)計(ji)算得:

　　即爲表1中修(xiu)正後的流量值。可(ke)見,在氣路中轉子(zǐ)流量🌈計入口有入(rù)口負壓的情況下(xia),用式(2)可直接對流(liú)🌂量讀數值修正得(de)到真實流量值。
　　以(yi)上說明了轉子流(liú)量計的氣壓效應(ying)的表現與規☎️律🥵,由(you)此提出在使用中(zhong)針對氣壓效應如(ru)何獲得真實流量(liang)值的一些方法和(hé)注意事項。
3氣體采(cai)樣測量中的注意(yì)事項
3.1避免流量計(jì)入口負壓
　　将圖1中(zhōng)的采樣裝置和流(liú)量調節閥放在流(liú)量計出口端的⭐下(xia)🈲遊将會避免産生(shēng)入口負壓。
　　當有些(xie)采樣對象(如氣溶(rong)膠、氡子體等)會在(zai)流量計中沉積或(huò)✨污染流量計影響(xiang)采樣時,采樣裝置(zhì)隻能放在🌈流量🤞計(ji)的上遊。這樣流量(liang)計的指示值與實(shí)際流量必然會有(you)誤差。這種誤差💁有(you)多大視入口負壓(yā)而定,入口負壓越(yue)大,流量計指⭐示值(zhi)就偏高的誤差越(yuè)大。
3.2穩定脈動氣流(liú)
　　用轉子流量計測(ce)量氣體采樣流量(liang)時對氣流的要✨求(qiú)是均勻而🧑🏾‍🤝‍🧑🏼穩定,若(ruò)是脈動氣流,轉子(zǐ)流量計指示值總(zong)是偏高于實際✉️流(liú)量值,其偏高的誤(wù)差有時可💯達40%[2]。造成(chéng)脈動氣👉流主要是(shi)抽氣泵(取樣泵)的(de)性能。此☁️外,還可在(zài)采樣氣路中采取(qu)穩流措施,例如在(zài)采樣氣路中串接(jiē)♉緩沖器等,使得脈(mò)動氣流變爲穩定(ding)氣流。
　　這裏推薦一(yi)個好方法,在轉子(zi)流量計的出口端(duan)串接一個過濾器(qì),裏面的慮膜能增(zeng)加氣路中氣流的(de)阻力,較好地将脈(mò)動氣流變爲穩定(ding)氣流。
　　在用皂膜流(liú)量計校準轉子流(liú)量計中,對在氣路(lu)中💯串🈲接㊙️和未🌐串接(jie)過濾器進行比較(jiào),結果見表2。

　　表2可見(jian),使用了過濾器降(jiang)低了轉子流量計(jì)偏高指示☀️誤差,說(shuo)明過濾器起到了(le)穩流作用,提高了(le)校準🈚精度✍️。
3.3修正流(liú)量值
　　使用時測量(liàng)環境氣壓和流量(liàng)計入口氣壓,根據(jù)式(1)和(2)計算修✨正,這(zhe)是得到真實流量(liàng)值最好的辦法。
4結(jie)語
　　轉子流量計廣(guang)泛用于氣體采樣(yang)測量。在轉子流量(liang)♍計刻度或檢驗時(shí)的條件是氣流穩(wěn)定、标準大氣壓和(hé)标準溫度,而在使(shi)用時卻不能保證(zhèng),因而對讀數值進(jìn)行修正是🌂必然的(de)。轉子流量計在非(fēi)标準狀态使用條(tiao)件下用式(1)對其讀(du)數值修正可得到(dào)真實流📱量值,對于(yú)流💛量計入口有負(fù)壓時則用式(2)對其(qi)讀數值修正可得(dé)到真實流量值。在(zai)采樣過程中,使✏️用(yòng)穩流措施是必要(yao)的🔞,并且選擇脈動(dòng)氣💔流小的抽氣泵(bèng)和負載能力強的(de)泵🏃電源,也可降低(di)脈動🛀🏻氣流,能保證(zheng)轉子流量計在氣(qì)體采樣測量中的(de)精度。

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