流體粘度對(dui)轉子流量計(jì)度數影響
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1前(qián)言
轉子流量(liang)計是實驗中(zhōng)常用來測定(dìng)液體或氣體(ti)流量的一種(zhong)計🧑🏽🤝🧑🏻量♋器具,它(tā)在工業及科(kē)研實驗中應(yīng)用已有一百(bǎi)五✂️十多🐇年的(de)曆史。以其結(jié)構簡單、讀取(qǔ)流量方便、且(qie)又不易發🏃🏻♂️生(sheng)故障而爲人(rén)們所樂于采(cǎi)用。在有關教(jiāo)材💰和資料對(duì)轉子流量🐅計(ji)的計算式中(zhōng)川,當用同一(yi)個轉子流量(liang)計🧑🏾🤝🧑🏼測量不同(tóng)液體時,有一(yi)個密度的修(xiu)正式,但未見(jiàn)在對不同粘(zhan)度液體的流(liu)量測定中加(jiā)以修正,在本(běn)🔴實驗中用轉(zhuǎn)子流量計測(ce)定乙酸乙醋(cù)和丁内醋的(de)流量時,發現(xian)從轉子流量(liàng)計上讀得的(de)流‼️量與實際(jì)🏃🏻♂️流量相差懸(xuan)殊。如果按密(mì)度進行修正(zheng),乙酸乙醋、丁(dīng)内醋與水的(de)密度相差不(bu)多(5%一10%),其修正(zhèng)值很小。因此(cǐ)在使用轉子(zǐ)流量計時必(bì)須重視液體(ti)粘度對轉子(zi)流量計讀數(shu)的影響.
2實驗(yan)結果
轉子流(liu)量計常見的(de)轉子形狀如(rú)圖1所示,左邊(bian)圖形的轉子(zǐ)用廣泛,爲錐(zhui)形轉子;右邊(biān)的圖形爲圓(yuan)珠形,爲球形(xíng)轉子。用這兩(liang)種轉子流量(liang)計,經過測量(liàng),得到下列較(jiào)爲幾個✊典型(xíng)的圖例。在錐(zhuī)型轉⛹🏻♀️子流量(liang)計中,粘度爲(wèi)0.52mpa.s、密度爲900kg·m-3’的液(yè)體乙酸乙醋(cu)的實測🔴結果(guo)見圖⛱️2,粘度爲(wei)1.gmPa·s、密度爲1050kg·m-3的丁(dīng)内醋🏃的實測(cè)結果見圖3,圖(tu)中所🔆示的密(mì)度修正流量(liàng)曲線指的🔞是(shi)僅以密度進(jìn)行修正的曲(qǔ)線,其修正公(gong)式爲。

式中:VS′—實(shi)際的體積流(liu)量:Vs—流量計顯(xian)示的體積流(liu)量;ρ—水的密度(du);ρf—轉子材料的(de)密度;ρ′—被測流(liú)體的密度。由(you)圖可知,在錐(zhui)形轉子流量(liang)計中,粘度小(xiao)(大)于水的液(yè)體其實際流(liu)量值要比理(li)論流量值大(da)(小),且兩條曲(qǔ)線基本平行(háng),實際流量的(de)線性度較好(hǎo)。
用球形轉子(zǐ)流量計測量(liàng)乙酸乙醋的(de)結果見圖4,由(yóu)圖可知,球形(xíng)轉子流量計(ji)的這種類型(xing),粘度對其的(de)影響非常之(zhi)大,且實際流(liú)量的線性度(du)也極差。所以(yǐ)在實驗中絕(jue)對不可忽視(shì)粘度對示值(zhí)的影響。
 
3對問(wèn)題的簡析
轉(zhuǎn)子流量計的(de)原理如圖5所(suǒ)示,爲一微呈(chéng)倒錐形玻璃(li)管與轉😄子🔅組(zǔ)成,由于流體(tǐ)穿過轉子與(yu)壁的環隙時(shí)速🔞度增大造(zào)成轉子下面(miàn)與上面的壓(yā)差使轉子上(shang)浮。在用柏努(nǔ)利方程推導(dao)時先忽略了(le)流體穿過環(huán)隙的阻力,然(rán)後引人了涉(she)及🔱轉子形狀(zhuàng)和阻力損失(shi)(即粘度的影(yǐng)響)的校正系(xi)數C,,即

式中:Vf—轉(zhuan)子體積;Af—轉子(zǐ)最大截面積(ji);Ao—轉子所處位(wèi)置的❤️環🛀🏻隙🔴面(mian)積(即所處玻(bō)璃管截面積(ji)與Af之差)。對于(yu)一定形狀的(de)轉子,CR就取決(jué)🔞于阻力損失(shi),
不同粘度的(de)液體通過環(huan)隙時阻力可(kě)以相差很大(da)☂️,因而測量時(shi)📧的讀數與實(shí)際值有明顯(xian)偏差,粘度對(dui)阻力損失的(de)影響體現在(zài)求取環隙阻(zǔ)力系數ζ的雷(léi)諾數Re。中✊(爲與(yu)管道流體的(de)雷諾數進行(háng)區分,特将環(huán)隙流體的雷(léi)諾數用Re。表示(shi)),盡管在有關(guan)教💔材中對不(bú)同轉子類型(xíng)的CR與Re。之間有(yǒu)圖可查,但要(yao)找到流量測(ce)🧑🏾🤝🧑🏼定值與液體(tǐ)粘度的關系(xi)就不如密度(du)變化那麽簡(jian)單了。
對于一(yi)定形狀的轉(zhuǎn)子,式(2)中的CR可(ke)由圖6所示曲(qu)線查🚶♀️得。從圖(tu)可看出,随着(zhe)Re。的增大,CR的增(zeng)大由陡峭而(er)逐漸平緩;當(dāng)Re。超過一定值(zhi)後, CR就基本不(bú)變了定義該(gāi)值爲Reoc。所以當(dāng)流體通過轉(zhuan)子與壁間環(huán)隙的Re。超過Reoc後(hou),可以認爲CR是(shi)一✔️常數,因此(ci)當Reo> Reoc後,液體粘(zhān)度的變化不(bú)會對讀數産(chan)生影響,不必(bì)對粘度的變(bian)化進行修正(zhèng);當Reo<Reoc時,液體粘(zhan)度的變化對(duì)讀數的影響(xiǎng)是很明顯的(de),必須加以校(xiào)正😍,但是粘度(du)的變化與密(mi)度的變化不(bu)同,後者🌏的修(xiu)正很簡單,一(yī)般教材上都(dōu)有修正式,而(er)粘度則無法(fǎ)用簡單的計(jì)算式來表示(shi),因爲一方面(mian)實際🏒操作時(shí)很難計算Re。,另(ling)一方面沿轉(zhuǎn)子流量計上(shàng)下的🆚Re。也是不(bu)同的。因此當(dāng)Re。<Reoc,時隻能用實(shi)際液體加以(yi)标定。
 
本實驗(yan)中乙酸乙醋(cù)、丁内醋和水(shui),它們的密度(dù)相差不大,而(ér)轉子流量計(ji)同示值刻度(dù)上的實際流(liú)量卻💋相差很(hěn)大,圖6所示曲(qu)線可🔴以判斷(duàn)出:在實際操(cāo)作中Re。一定工(gōng)作在小于或(huo)遠小于Re。。的區(qū)域範圍中。
4結(jié)論
粘度對轉(zhuǎn)子流量計示(shì)值所産生的(de)影響不可忽(hu)視,所以在實(shí)驗之前,對不(bú)熟悉的介質(zhi)一定要首先(xiān)對流量計進(jìn)行計量校對(duì),根據作出的(de)實際流量曲(qu)線再繼續下(xia)一步實驗,以(yi)免造成♋不必(bì)要的實驗誤(wù)差。
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