1　概述(shu)
　　轉子流量計(Rotometer),又(yòu)稱浮子流量計(jì)(FloatTypeFlowmeter),在工業中得到(dào)廣泛的應用。它(ta)可測量液體、氣(qì)體和蒸氣的流(liú)量,宜測中小管(guan)徑(DN4～250)的流量。壓力(lì)損失小且恒定(dìng),測量範圍比較(jiào)寬,量程比1:10,工作(zuò)可靠且刻度線(xian)性,使🌍用維修方(fāng)便,對儀表前後(hou)直🙇‍♀️管段長度要(yao)求不高。其測量(liàng)精🔆度爲±2%左右,受(shou)被測液體的密(mi)度、粘度、純淨度(du)以及溫度、壓力(lì)的影響,也受安(ān)裝垂直度的影(yǐng)響。玻璃管浮子(zi)流量計結構簡(jian)單,成本低,易制(zhì)成防腐蝕性儀(yi)表,但其強度低(dī)。金屬管浮子流(liu)量計可輸出标(biāo)準信号,耐高壓(yā),能實現流量的(de)指示、積算、記🈚錄(lù)、控制和報警等(děng)多種功能。
1.1　原理(li)及結構
1.1.1　沖量定(dìng)理及應用
　　設一(yī)物體的質量爲(wei)m,作用其上的力(lì)爲F,實際上流體(tǐ)的速❄️度㊙️v,物體變(bian)化路程爲L。那麽(me)根據沖量定理(li)可推出

1.1.2　測量原(yuán)理及結構
　　如果(guo)将阻擋體置于(yú)直立且具有錐(zhui)度(上大下小)的(de)管道中,就形成(chéng)轉子式的流量(liang)計,它的工作原(yuán)理如圖1所示。

　　當流量(liàng)增加時,轉子接(jiē)受流體自下而(er)上的沖力将增(zēng)加,因而被沖向(xiang)上方,一到達上(shàng)面,由于流通截(jié)面增加👄,流速減(jian)小,沖力也随之(zhi)減小。當沖力和(hé)差壓對轉子截(jié)面構成的作用(yong)力以及粘滞摩(mo)擦力等的合力(li)與轉子本身在(zài)流體中重量🌏相(xiàng)等時,轉🛀🏻子即處(chu)于🔞一平衡狀态(tài)✨,不再上升或下(xia)降,這個位置就(jiù)表示新🎯的流量(liàng)值。
1.2　計算公式
　　設(shè)轉子的顯示重(zhong)量爲Wf(N),流體對轉(zhuan)子的作用力爲(wei)F(N),錐形管與轉子(zi)間環形截面爲(wèi)Sa(m2),轉子處最大截(jie)面積爲‼️Sf(m2),轉子體(ti)積Vf(m3),轉子密度爲(wèi)ρf(Kg/m3),轉子長度爲L(m),流(liú)體介質的密度(dù)爲ρ(Kg/m3),重㊙️力加速度(du)爲g(m/s2),則

　　式中:qm—爲質(zhi)量流量;qv—爲體積(jī)流量;ψ—爲流量系(xì)數。ψ與轉子形狀(zhuàng)和雷諾數有關(guan),Sa與轉子高度有(yǒu)關。錐管形轉子(zǐ)🌂流量計轉子的(de)🌂幾何形狀和選(xuǎn)用的材料及被(bèi)測流體一定時(shí),式(2)等式右邊平(ping)方根🐆内的值🔞爲(wei)一常數。當雷諾(nuo)數大于一定的(de)🥰界限值時❌,ψ爲一(yi)常數,這樣qm正比(bǐ)于Sa。
1.3　不同測量介(jiè)質的換算方法(fa)
　　在實際使用轉(zhuǎn)子流量計過程(chéng)中,由于被測物(wu)體的物性(密度(dù)、粘⭐度等)和狀态(tài)(溫度、壓力等)與(yu)實驗流體🔞的物(wu)性和狀态不同(tóng),所以必須對測(ce)量儀表進行刻(ke)度換算😄和粘度(dù)修正,以保證精(jīng)确度。
1.3.1　液體流量(liàng)測量的刻度換(huàn)算
　　通常測量液(ye)體的轉子流量(liang)計的刻度,都是(shì)用水在20℃,1個大氣(qì)壓下标定的。按(àn)照下式進行刻(ke)度換算:

　　式中:Q1—标(biao)定時水的體積(ji)流量;Q2—使用時被(bèi)測液體的體積(jī)流🧡量;ρf—轉子的材(cai)質密度;ρ1—标定時(shi)的水密度;ρ2—使用(yòng)時的被測液🈲體(tǐ)密🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度;a1—水的流量(liang)系數;a2—被測粘性(xing)液體的流量系(xì)🌈數。
　　當被測液體(tǐ)的密度和水的(de)密度不同但是(shi)兩者粘度系數(shu)相差甚微,即可(ke)忽略粘度變化(huà)對流量系數造(zao)成的影響,a2/a1可以(yǐ)當作1來🌂計算。
1.3.2　氣(qi)體流量測量的(de)刻度換算
　　測量(liang)氣體的浮子流(liu)量計通常都是(shì)在低壓、恒溫20℃狀(zhuang)态下用壓縮空(kong)氣進行标定的(de),然後㊙️在換算到(dao)标準絕對壓力(lì)爲101325Pa、溫度爲20℃時的(de)流量值對儀表(biao)刻度。當儀表用(yong)來測量某一工(gong)作狀㊙️态下,任🚶‍♀️意(yi)一種氣體的體(ti)積流量時,需✔️将(jiang)儀表所示🧑🏾‍🤝‍🧑🏼刻度(du)值換算爲工作(zuo)狀态的實際流(liú)量值。于氣體,可(ke)以按照下面公(gong)式換算:

　　式中:Qn—标(biāo)定空氣在pn,Tn狀态(tài)下的體積流量(liang),即儀表刻度流(liu)量值;Q—被測☁️氣體(tǐ)由P,T狀态下的體(ti)積流量,即儀表(biǎo)刻度流量值✂️;pn=101325Pa,Tn=293.15k(标(biao)準狀态🈲下的🌏絕(jué)對壓力和溫度(dù));p,T—被測氣體在工(gong)💞作狀态下的絕(jué)對壓力和熱力(lì)學溫度;PnZn—分别爲(wèi)标定空氣在pn,Tn狀(zhuàng)态下的密度💃🏻和(he)壓縮系🔴數;ρ,Z—分别(bie)爲标定空氣p,T在(zài)狀态下的密度(dù)和壓縮系數。
當(dang)被測氣體的濕(shi)度較大時,應考(kao)慮水分含量的(de)影響,氣體密⚽度(dù)ρ按下式計算:
ρ=ρg+Фρsmax
　　式(shì)中:ρg—爲測量條件(jian)下幹燥氣體密(mì)度;Ф—爲測量條件(jiàn)下相對濕🔴度;ρsmax—爲(wèi)測量條件下飽(bao)和水汽的密度(du)。
1.4　金屬管轉子流(liú)量計
　　金屬管轉(zhuǎn)子流量計與玻(bō)璃轉子流量計(jì)具有相同的測(ce)量原理,不同的(de)是其錐管由金(jīn)屬制成,這樣不(bu)僅耐高溫、高壓(ya),而且能選擇适(shì)🔞當的材質以适(shì)合各種腐蝕性(xing)介質的流量。流(liu)量計采用可變(bian)面💛積式測🎯量原(yuan)理,應用現代技(jì)術手段及元件(jiàn)和器件。流量計(ji)主要由三大基(jī)本部🏃‍♂️分組成:測(ce)量管;錐形浮子(zi)或靶式浮子💛;指(zhi)示器。浮子的位(wei)移量與🐆流量的(de)大小成比例,通(tong)過磁耦合系統(tǒng),以不同接觸方(fāng)式🔅,将浮子位移(yi)量傳給指示器(qì)指示出流量的(de)大小。也可配裝(zhuang)不同的轉換器(qi),将流量值轉換(huàn)成标準的電遠(yuǎn)傳⚽信号,從而實(shí)現遠距離顯示(shì)、記錄、積算和控(kong)制🌐功能。金屬管(guǎn)轉子流量計在(zài)指示❓器的設計(jì)上可以爲各種(zhǒng)應🐪用場合提供(gong)可靠适用的功(gong)能組合,如現場(chǎng)指針🐕顯示、LCD顯🙇🏻示(shi)瞬時和累計流(liú)量等。在指🧡示器(qi)供電選擇方面(miàn)有電池☁️供電、24VDC供(gong)電、220VAC供🎯電,方式根(gen)據現🐅場情況選(xuǎn)擇。
1.5　選型計算
　　在(zai)選型過程中,可(ke)以根據前面介(jie)紹的計算公式(shì)和相關設計樣(yàng)本來确定轉子(zi)流量計的型号(hao)。本文以轉子流(liu)量計爲例,介紹(shao)如何根據計算(suàn)公式來确定轉(zhuan)子流量計的型(xing)号。

　　已知測量介(jie)質爲液體,最大(da)流量爲:Qmax=30m3/h,常用流(liu)量最小值Qmin=10m3/h,粘度(du)♌μy=3.1×10-5pags,密💃度ρy=810kg/m3,常用壓力(lì)py=0.49MPa,常用溫度ty=150℃。根據(jù)條件選出合🥵适(shì)的浮子流量計(ji)的口徑及浮子(zǐ)号。
　　選擇11Cr18Ni9Ti材質的(de)浮子,其密度爲(wei)780kg/m3。水在工作狀态(tài)時的密度爲954kg/m3,則(ze)根據💋公式(3)可以(yi)得到

　　代入最大(da)流量Qmax=70m3/h和常用流(liu)量最小值Qmin=20m3/h可以(yǐ)求得水的流量(liang)範㊙️圍Qsmax=66.6m3/h,Qsmin=22.2m2/h。
通過查詢(xún)KF10的轉子流量計(jì)規格表,可以得(dé)知選擇口徑DN100,浮(fu)子号K10.2,材質1Cr18Ni9Ti。

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