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浮子流量计测量原理

2014-01-18 15:09

浮子流量计测量原理
    浮子流量计(又称转子流量计)是在一个锥形管(或孔板)内,装有可上下移动的浮子。流体流经锥形管时,由于浮子的节流降压,在浮子的上下游产生一个压力降,此压力降与浮子最大水平截面积的乘积,即为前述的上升力。对于某个给定的浮子流量计,在浮子的上下游产生压力降是一个恒定值。当流量发生变化时,浮子的上下游产生的压力降会发生变化,浮子就在锥形管内移动.当压力降达到某一个恒定值时,浮子就在新的位置上静止,这就是浮子流量计的等压力降原理。
    如图4一11所示,当被测流体自下而上流经锥形管(或孔板))1与浮子2形成的环隙3时,浮子上下端产生差压形成浮子上升的力,同时因被侧流体在流经浮子表面时也会产生粘性力,方向与上升力同向。当使浮子上升的力和粘性力大于浸在流体中浮子重量时,浮子便上升,环隙面积随之增大,环隙处流体流速也随之下降,浮子上下端的差压降低,作用于浮子的上升力与粘性力亦随之减小,直到浮子所受的重力、浮力及粘性力的合力为零时,浮子处于平衡位置,便稳定在某一高度。因此流经流量计的流体流量与浮子的上升高度,亦即与流量计的环隙之间存在着一定的对应关系。浮子的上升高度与流量大小成一定的关系,这就是浮子流量计基本的计量原理。

    从流体力学的角度考虑,可以推导出流量计的流量方程。详细分析浮子在锥形管内的受力情况。浮子就在某一位置上静止时,利用作用在浮子上的合力应为零的原理,并经过变换,可以推导出流量计的流量的方程。
流经流量计的流体流量的基本方程式为:

式中:qv—容积流量,m3/h;
     α—流量计的流量系数,因浮子形状而异,也受被检流体私度影响,但是通常可夫列无量纲;
     ε一被测流体为气体时的气体膨胀系数,通常由于此系数校正量很小而被忽略,且通过校验已将它包括在流量系数内,无量纲;
     △F—流通环形面积,m2;
     g—当地重力加速度,m/s2 ;
     Vf—浮子的体积,如有延伸体亦应包括,m3;
     ρf—浮子材料的密度,kg/m' ;
     ρ—被测流体密度,气体是在浮子上游横截面上被测介质的密度,kg/m3;
     Ff一浮子工作直径(最直径)处的横截面面积,m2;
     qm—质量流量,kg/h._
     当流体为不可压缩流体时,ε=1。

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