1 概述
轉子(zi)流量計(Rotometer),又稱(cheng)浮子流量計(ji)(FloatTypeFlowmeter),在工業中得(de)到廣泛的應(ying)用。它可測量(liang)液體🌐、氣體和(hé)蒸氣的流量(liàng),宜測中小管(guǎn)徑(DN4～250)的流量。壓(ya)力損失小且(qie)恒定,測量範(fàn)圍比較寬,量(liang)程比1:10,工作可(kě)靠且刻度線(xiàn)性,使🔴用維修(xiū)方便,對儀表(biao)前後直管段(duàn)長度🌏要求不(bú)高。其測量精(jīng)度爲±2%左右,受(shou)被測液⛹🏻♀️體的(de)密度、粘度、純(chun)淨度以👈及溫(wēn)度、壓力的影(ying)響,也受📱安裝(zhuāng)垂直度的影(yǐng)響。玻璃管浮(fú)子流量計結(jié)構簡單,成本(běn)低,易制成防(fáng)腐蝕性儀表(biao),但其強度低(di)。金屬管浮子(zǐ)流量計可輸(shu)出标準信号(hào),耐高壓,能實(shi)現流量的指(zhǐ)示、積算、記錄(lu)、控‼️制和報警(jing)等多種功能(neng)。
1.1 原理及結構(gòu)
1.1.1 沖量定理及(ji)應用
設一物(wù)體的質量爲(wèi)m,作用其上的(de)力爲F,實際上(shang)流體的速度(dù)v,物體變化路(lù)程爲L。那麽根(gen)據沖量定理(lǐ)可推出
1.1.2 測量(liàng)原理及結構(gòu)
如果将阻擋(dang)體置于直立(li)且具有錐度(du)(上大下小)的(de)管道中,就形(xíng)成轉子式的(de)流量計,它的(de)工作原理如(rú)圖1所示。
當流(liú)量增加時,轉(zhuǎn)子接受流體(ti)自下而上的(de)沖力将🐅增加(jiā),因而被沖向(xiang)上方,一到達(dá)上面,由于流(liu)通截面增加(jia)♊,流速減小,沖(chòng)力也随之減(jiǎn)小。當沖力和(he)差壓對⛷️轉子(zi)截面構成的(de)作用力以及(jí)粘滞摩擦力(lì)等的合力與(yu)轉子本身在(zài)流體中重量(liang)相等時,轉子(zǐ)即處于🤞一平(ping)衡狀态🤟,不再(zai)上升或下降(jiàng),這個位❄️置就(jiù)表示新的流(liu)量值。
1.2 計算公(gong)式
設轉子的(de)顯示重量爲(wei)Wf(N),流體對轉子(zi)的作用力爲(wei)F(N),錐形管🌈與🔞轉(zhuǎn)子間環形截(jie)面爲Sa(m2),轉子處(chu)最大截面積(jī)爲Sf(m2),轉子體積(jī)⛹🏻♀️Vf(m3),轉子😍密度爲(wèi)ρf(Kg/m3),轉子長度爲(wèi)L(m),流體介質的(de)密🚶♀️度爲ρ(Kg/m3),重力(li)加速度爲g(m/s2),則(ze)
式中:qm—爲質量(liang)流量;qv—爲體積(ji)流量;ψ—爲流量(liàng)系數。ψ與轉子(zi)形狀和雷諾(nuo)數有關,Sa與轉(zhuan)子高度有關(guān)。錐管形轉子(zǐ)流量計轉子(zǐ)的幾何形狀(zhuang)和選用的材(cái)料及被測流(liú)體一定時,式(shì)(2)等式右邊平(píng)方根内的值(zhi)爲一常數。當(dang)雷諾數大😄于(yu)一定的界限(xiàn)值時,ψ爲一常(cháng)數,這樣qm正比(bi)于Sa。
1.3 不同測量(liang)介質的換算(suan)方法
在實際(jì)使用轉子流(liu)量計過程中(zhōng),由于被測物(wù)體的物🥰性(密(mi)度、粘度等)和(he)狀态(溫度、壓(yā)力等)與實驗(yan)流體😍的物性(xing)和狀态不同(tong),所以必須對(dui)測量儀表進(jin)行刻度換算(suàn)和粘度修正(zheng),以保證精确(què)度。
1.3.1 液體流量(liang)測量的刻度(du)換算
通常測(ce)量液體的轉(zhuǎn)子流量計的(de)刻度,都是用(yong)水在20℃,1個大氣(qì)壓下标定的(de)。按照下式進(jìn)行刻度換算(suan):
式中:Q1—标定時(shí)水的體積流(liú)量;Q2—使用時被(bèi)測液體的體(tǐ)積流量;ρf—轉子(zǐ)的材質密度(du);ρ1—标定時的水(shuǐ)密度;ρ2—使用時(shí)的被🛀測液體(ti)密👄度;a1—水的流(liu)量系數;a2—被測(ce)粘性液體的(de)流量系數。
當(dāng)被測液體的(de)密度和水的(de)密度不同但(dàn)是兩者粘度(dù)系數相差甚(shen)微,即可忽略(luè)粘度變化對(dui)流量系數造(zao)成的影響,a2/a1可(ke)🆚以當🔱作1來計(ji)算。
1.3.2 氣體流量(liàng)測量的刻度(du)換算
測量氣(qi)體的浮子流(liu)量計通常都(dōu)是在低壓、恒(héng)溫20℃狀态下用(yòng)壓縮空氣進(jin)行标定的🌐,然(rán)後⛹🏻♀️在⭕換算到(dao)标準絕對壓(ya)力爲101325Pa、溫度爲(wei)20℃時的流量值(zhi)對儀表刻度(du)。當儀表用來(lai)測量某一工(gong)作狀态下,任(ren)意一種氣體(ti)的體積流量(liang)時,需将儀表(biǎo)所示刻度值(zhi)換算爲工作(zuò)狀态的實👌際(jì)流量值。于氣(qi)體,可以按照(zhao)下面公式換(huàn)算:
式中:Qn—标定(ding)空氣在pn,Tn狀态(tai)下的體積流(liú)量,即儀表刻(ke)度流量❌值;Q—被(bèi)📱測氣體由P,T狀(zhuàng)态下的體積(jī)流量,即儀表(biao)刻度流量值(zhi)💋;pn=101325Pa,Tn=293.15k(标準☀️狀态下(xia)的絕對壓力(li)和溫度);p,T—被測(ce)氣體在工作(zuò)狀态下的絕(jué)對壓力和熱(re)力學溫度;PnZn—分(fèn)别爲标定空(kong)氣在pn,Tn狀态下(xià)的密度和壓(ya)縮系數;ρ,Z—分别(bié)爲✏️标定空氣(qì)p,T在狀态下的(de)密度和壓縮(suo)系數。
當被測(ce)氣體的濕度(dù)較大時,應考(kǎo)慮水分含量(liang)的影響,氣體(tǐ)密度ρ按下式(shi)計算:
ρ=ρg+Фρsmax
式中:ρg—爲(wèi)測量條件下(xià)幹燥氣體密(mi)度;Ф—爲測量條(tiao)件下👣相對⭕濕(shī)度;ρsmax—爲測量條(tiao)件下飽和水(shui)汽的密度。
1.4 金(jīn)屬管轉子流(liú)量計
金屬管(guǎn)轉子流量計(jì)與玻璃轉子(zǐ)流量計具有(you)相同的測量(liàng)原理,不同的(de)是其錐管由(you)金屬制成,這(zhe)樣不僅耐高(gao)溫、高壓,而且(qiě)能選擇适當(dang)的材質以适(shì)㊙️合各種腐蝕(shí)性介質的流(liú)量。流量計采(cǎi)用💞可變面積(ji)式測量原理(li),應用現代技(ji)👄術手段及元(yuan)件和器件。流(liú)量計主要由(you)三‼️大基本部(bù)分組成:測量(liang)管;錐形浮子(zi)或靶式浮子(zi);指示器。浮子(zǐ)的位移量與(yu)流❓量的大小(xiǎo)成比例,通過(guò)磁耦合系統(tong),以不同接觸(chù)方式,将浮子(zǐ)位移量傳給(gěi)指示器指示(shi)出流量的大(da)小。也可配裝(zhuāng)不同的轉換(huan)器,将流量值(zhi)轉換成标🏃準(zhǔn)的電遠傳信(xìn)号,從而實現(xian)遠距離🧑🏾🤝🧑🏼顯示(shi)、記錄、積算和(he)控制功能。金(jīn)屬管轉子流(liu)量計在指示(shi)器的設計上(shang)可以爲各種(zhong)應用場合提(ti)供可靠适用(yòng)⛹🏻♀️的功能組合(he),如現場指針(zhēn)顯示✊、LCD顯示瞬(shun)時和累計流(liu)量等。在指示(shi)器供電選擇(zé)方面有電池(chí)供電、24VDC供電、220VAC供(gong)電,方式根據(ju)現場情況選(xuǎn)擇。
1.5 選型計算(suàn)
在選型過程(chéng)中,可以根據(ju)前面介紹的(de)計算公式和(he)相關設計🚩樣(yang)本來确定轉(zhuan)子流量計的(de)型号。本文以(yǐ)轉子流量計(ji)爲例,介紹如(ru)何根據計算(suan)公式來确定(ding)轉子流量計(jì)的型号。
已知(zhi)測量介質爲(wei)液體,最大流(liú)量爲:Qmax=30m3/h,常用流(liu)量最小值🙇♀️Qmin=10m3/h,粘(zhān)度μy=3.1×10-5pags,密度ρy=810kg/m3,常用(yong)壓力py=0.49MPa,常用溫(wēn)度ty=150℃。根據條件(jiàn)選出合适的(de)浮子流量計(ji)的口徑💰及浮(fu)子号。
選擇11Cr18Ni9Ti材(cai)質的浮子,其(qi)密度爲780kg/m3。水在(zai)工作狀态時(shi)的密度爲954kg/m3,則(ze)根據公式(3)可(kě)以得到
代入(ru)最大流量Qmax=70m3/h和(hé)常用流量最(zui)小值Qmin=20m3/h可以求(qiu)得水的🤞流量(liang)範🙇🏻圍💯Qsmax=66.6m3/h,Qsmin=22.2m2/h。
通過查(cha)詢KF10的轉子流(liú)量計規格表(biǎo),可以得知選(xuan)擇口💃徑DN100,浮子(zi)号K10.2,材質1Cr18Ni9Ti。
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