摘要(yào)
　　轉子流量(liàng)計 用于氣(qi)體采樣測(ce)量,其指示(shì)值與實際(ji)流量因氣(qì)壓、溫度的(de)不同會有(yǒu)一定的誤(wù)差,對流量(liang)計的指示(shì)值進行修(xiu)正後才能(neng)得到真實(shi)流量值。本(ben)文介紹了(le)轉子流量(liàng)計指示🌈值(zhí)在非标準(zhun)大氣壓和(he)🏃‍♂️抽氣中在(zài)流量計入(ru)口處出現(xiàn)負壓時兩(liang)種情況下(xia)的修正方(fāng)法,以及氣(qì)體采㊙️樣測(ce)量中的注(zhù)意事項。轉(zhuǎn)子流量計(jì)用于氣體(ti)采樣測🏃🏻量(liàng)中應注意(yi)的問題
1引(yǐn)言
　　轉子流(liú)量計是測(ce)定氣體流(liú)量(即流率(lü))的常用計(jì)量器🏃具,在(zai)⭐使用💔中其(qí)讀數值不(bú)一定等于(yú)實際的流(liu)量值。從轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數獲(huò)得正确流(liu)量值有一(yī)定條件,一(yi)個合格流(liu)量計的刻(kè)度🔞是在标(biao)準狀态下(xia)得到的,與(yǔ)标準狀态(tai)不同的使(shǐ)用條件需(xu)要📞對讀數(shù)進行修正(zheng),關于影響(xiǎng)讀數修🛀🏻正(zhèng)的使用條(tiáo)件以及怎(zěn)樣才能獲(huo)得正确♻️流(liu)量值是本(ben)文闡述的(de)内容。這個(ge)問🐕題似乎(hū)是老生常(chang)談,但對某(mou)些進行放(fàng)射性氣體(tǐ)或氣溶膠(jiāo)的采樣測(ce)量♍的工作(zuò)者卻時有(you)👄模糊,有待(dai)注🍓意和澄(cheng)清。
　　轉子流(liú)量計工作(zuò)時,轉子(也(yě)稱爲浮子(zi))受到兩個(gè)力的作用(yong):一✏️是垂直(zhí)向上的推(tuī)動力,它等(deng)于流體流(liu)經轉子與(yu)錐管間的(de)環💛形截面(miàn)形成的壓(ya)力差所産(chǎn)生♉的浮力(lì);另一是轉(zhuan)子本身垂(chuí)直向下的(de)淨重力。當(dang)壓力差與(yu)轉☀️子的淨(jing)重力相等(děng)時,轉子處(chù)于平衡狀(zhuang)态,即停留(liu)在一🥰定位(wèi)置上,轉子(zi)停留的高(gao)度就反映(ying)了流量的(de)大小。問題(tí)是這停留(liu)高度與流(liú)量大小兩(liang)者之間的(de)對應關系(xi)❤️還與一系(xi)列條件(氣(qi)壓、溫度、流(liú)體狀☁️态等(deng))有關,本文(wén)就🔱這些方(fāng)面分别介(jiè)紹。
2轉子流(liú)量計的氣(qi)壓(溫度)效(xiào)應
　　轉子流(liú)量計的刻(kè)度示值是(shi)在标準狀(zhuang)态(101.3kPa,293K)下得出(chu)的,當用🐕于(yú)非标準狀(zhuàng)态時使用(yong)條件下的(de)真實流量(liang)值與讀數(shù)值是不同(tong)的,有以下(xià)關系[1]:

　　式中(zhōng),QS爲使用條(tiao)件下的真(zhen)實流量值(zhí);QN爲流量計(ji)讀數(按流(liu)量👌計在🧡标(biao)準條件下(xià)刻度的示(shi)值讀出的(de));PN,PS分别爲标(biāo)準狀态和(he)使用條件(jian)♉的絕對氣(qì)壓;TN,TS分别爲(wei)标準狀态(tài)和使用條(tiao)件的絕🙇🏻對(dui)溫度⭐。
　　例如(ru):在烏魯木(mu)齊,當轉子(zǐ)流量計用(yong)于氣壓約(yue)爲92.3kPa、氣溫293K條(tiao)件⭐下,若QN=0.85Lmin,則(ze)由式(1)得QS=0.89Lmin,真(zhen)實流量值(zhí)大于其讀(dú)數值🌈。
　　在我(wo)國内地,氣(qì)壓一般與(yu)标準狀态(tài)相近(PS≈PN,TS≈TN),此項(xiàng)修正問🐅題(ti)不大。但在(zai)氣體采樣(yàng)中如果流(liu)量計上遊(yóu)連接有過(guo)濾器或調(diao)節閥門,有(you)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼可能使流(liú)量計入口(kou)氣壓顯著(zhe)降低,這是(shi)氣體采樣(yang)測量☁️中常(cháng)出現的問(wèn)題,不可忽(hu)視。這種情(qing)況下,氣體(ti)真實流量(liang)值則按下(xià)式計算:

　　式(shi)中,QS爲使用(yong)條件下的(de)真實流量(liang)值;QS爲流量(liàng)計讀數;PN、Pλ分(fèn)别🔞爲标準(zhun)狀态和流(liu)量計入口(kǒu)的絕對氣(qì)壓;TN、Tλ分别爲(wei)标準狀态(tài)和流量計(jì)入口的絕(jue)對溫度。情(qíng)況是否确(que)實如此,下(xia)面📐用一實(shí)例[2]予以說(shuo)明。

　　圖(tú)1所示的氣(qì)流回路可(ke)定量觀測(cè)入口抽氣(qì)負壓對流(liu)量計指示(shì)值引起的(de)測量誤差(cha)。在流量計(ji)入口端裝(zhuang)一隻調節(jie)閥💞門,啓動(dong)抽☎️氣泵抽(chōu)氣,用調節(jiē)閥把轉子(zǐ)流量計調(diao)到不同的(de)指示值,用(yong)串接在氣(qì)路入口✌️的(de)煤氣表(或(huo)其他不受(shou)壓力影響(xiǎng)的氣動儀(yi)表)測出相(xiang)應的實際(ji)🆚流量(這應(yīng)視💔作進入(ru)氣路的正(zheng)确流量),用(yòng)壓差計同(tóng)時測出調(diào)節閥兩端(duān)的壓力差(cha),從㊙️而确定(ding)轉子流量(liang)計的⚽實際(jì)入口氣壓(yā)。設環境氣(qi)壓等于标(biāo)準大氣壓(ya),而流量🙇🏻計(ji)入口氣壓(yā)等于标準(zhun)大氣壓(101.3kPa)減(jiǎn)去調節閥(fá)兩端的壓(yā)差。表1列♋出(chū)了一組觀(guan)測值。

　　由表(biǎo)1可見,調節(jie)閥門置于(yú)轉子流量(liang)計的入口(kou)端,因給流(liu)量計🈲造🈲成(chéng)了抽氣負(fu)壓,使流量(liàng)計入口氣(qi)壓低💔于标(biāo)準大💰氣壓(ya),其指🚶示值(zhí)與煤氣表(biao)測得的實(shi)際流量相(xiang)比總是偏(piān)☎️高,偏高多(duo)少與💃🏻閥門(men)的開合程(cheng)度(實🐕際是(shì)氣路阻力(lì)大小)引起(qǐ)的抽氣負(fu)壓大小有(you)關。閥門關(guān)得越小,引(yǐn)起得抽氣(qi)負壓越大(da),偏⭐高的比(bi)例越大。當(dang)用式(2)修正(zheng)後就與煤(méi)氣表的測(ce)定值在誤(wu)差範圍内(nèi)一緻了。
　　必(bi)須注意的(de)是,式(2)與式(shì)(1)表面上看(kan)很相似,其(qi)實在根号(hao)中分數線(xiàn)上下的有(yǒu)關氣壓、溫(wēn)度是颠倒(dao)的。這兩個(gè)公式是有(yǒu)區别的,又(yòu)是相聯系(xi)的,式(2)可從(cóng)式(1)導出如(ru)下:
　　首先應(ying)明确,通常(chang)所謂氣體(ti)流量都是(shi)體積流量(liang)(單位時間(jiān)流過的氣(qì)體體積),而(er)非質量流(liu)量(單位時(shi)間流過的(de)氣❄️體質量(liàng))。氣體體積(jī)是随氣壓(yā)和溫度的(de)變化而變(biàn)化的。在使(shǐ)用條件下(xià),人們通常(chang)關心的是(shì)當💰地氣壓(yā)、溫度下的(de)體積或體(tǐ)積流量即(jí)使用條件(jian)下的真實(shí)流量。結合(he)到圖1的情(qíng)況,人們關(guān)心的是環(huán)境🙇‍♀️氣壓、溫(wēn)度下的體(ti)積流量,而(er)非💚流量計(ji)入口負壓(ya)下的體積(ji)流量。
将式(shi)(1)應用于圖(tú)1的情況,可(ke)得到流量(liang)計在有入(ru)口負💛壓(相(xiàng)當于入口(kou)氣壓低于(yú)标準大氣(qì)壓)下的入(rù)口體積流(liu)量Qλ。對Qλ可類(lèi)似寫成:

将(jiang)式(3)代入式(shì)(5),即得到式(shi)(2)。
　　用表1第一(yī)列爲例,可(ke)用數字表(biǎo)達上述關(guan)系。入口氣(qì)壓爲91.4kPa下的(de)流量計指(zhǐ)示流量爲(wei)108.0Lmin,對應此負(fù)壓下的體(tǐ)積流量,可(kě)♍按式(3)計算(suan)得:

　　即爲表(biao)1中修正後(hòu)的流量值(zhi)。可見,在氣(qi)路中轉子(zǐ)流量計入(rù)口⛱️有入口(kou)負壓的情(qing)況下,用式(shi)(2)可直接對(duì)流量讀👄數(shù)值修正💃🏻得(dé)到真實流(liu)量值。
　　以上(shàng)說明了轉(zhuan)子流量計(jì)的氣壓效(xiào)應的表現(xian)與規律⭕,由(yóu)此提出在(zai)使用中針(zhen)對氣壓效(xiao)應如何獲(huò)得真實流(liu)量值的一(yī)🏃些方法和(he)注意事項(xiàng)。
3氣體采樣(yàng)測量中的(de)注意事項(xiang)
3.1避免流量(liàng)計入口負(fu)壓
　　将圖1中(zhong)的采樣裝(zhuāng)置和流量(liàng)調節閥放(fang)在流量計(ji)出口端的(de)下遊将會(huì)避免産生(sheng)入口負壓(ya)。
　　當有些采(cai)樣對象(如(ru)氣溶膠、氡(dong)子體等)會(huì)在流量計(jì)中🔞沉積或(huò)污染流量(liàng)計影響采(cai)樣時,采樣(yang)裝置隻能(néng)放在流量(liang)計的上遊(yóu)。這樣流量(liàng)計的指示(shi)值與實際(jì)流量必然(ran)會有誤差(cha)。這種誤差(cha)有多大視(shì)入口負壓(yā)而定,入口(kou)負壓越大(da),流量計指(zhi)示值就偏(pian)高的誤差(cha)越大。
3.2穩定(dìng)脈動氣流(liú)
　　用轉子流(liu)量計測量(liàng)氣體采樣(yang)流量時對(dui)氣流的要(yao)求👨‍❤️‍👨是均勻(yun)♌而穩定,若(ruo)是脈動氣(qì)流,轉子流(liu)量計指示(shì)值總是偏(piān)高于實際(ji)🆚流量值,其(qi)偏高的誤(wu)差有時可(ke)達40%[2]。造成脈(mo)動氣💁流主(zhu)要是抽氣(qì)泵(取樣泵(bèng))的性能。此(cǐ)外,還可在(zài)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼采樣氣路(lu)中采取穩(wen)流措施,例(li)如在采樣(yang)氣路中串(chuan)接👉緩沖器(qi)等,使得脈(mo)動氣流變(biàn)爲穩定氣(qì)流。
　　這裏推(tui)薦一個好(hǎo)方法,在轉(zhuan)子流量計(ji)的出口端(duan)串接🚶一個(gè)過濾器,裏(li)面的慮膜(mo)能增加氣(qì)路中氣流(liú)的阻力⁉️,較(jiao)好🌈地将脈(mò)動氣流變(bian)爲穩定氣(qì)流。
　　在用皂(zào)膜流量計(ji)校準轉子(zi)流量計中(zhong),對在氣路(lù)中串接🔞和(he)未🧡串接過(guo)濾器進行(hang)比較,結果(guǒ)見表2。

　　表2可(kě)見,使用了(le)過濾器降(jiàng)低了轉子(zi)流量計偏(piān)高指示誤(wù)🚩差,說明過(guo)濾器起到(dào)了穩流作(zuo)用,提高了(le)校準📐精度(dù)。
3.3修正流量(liàng)值
　　使用時(shí)測量環境(jìng)氣壓和流(liu)量計入口(kǒu)氣壓,根據(ju)式(1)和(2)計算(suan)👈修正,這是(shì)得到真實(shí)流量值最(zui)好的辦法(fǎ)。
4結語
　　轉子(zǐ)流量計廣(guǎng)泛用于氣(qi)體采樣測(ce)量。在轉子(zǐ)流量計刻(ke)🚶‍♀️度⛷️或檢🌂驗(yàn)時的條件(jiàn)是氣流穩(wěn)定、标準大(dà)氣壓🈲和标(biāo)😍準溫度,而(er)在使用時(shí)卻不能保(bǎo)證,因而對(dui)讀數🏒值進(jin)行修正是(shì)必然的。轉(zhuan)子流量計(jì)在非标準(zhun)狀态💘使用(yong)條件下用(yòng)式(1)對其讀(dú)數值修正(zhèng)可得到真(zhēn)實流量值(zhí),對于流量(liàng)計入口有(you)負壓時則(ze)用式(2)對其(qi)讀數值修(xiū)正可得到(dào)真實流量(liang)值。在采樣(yàng)過程中,使(shi)用穩🈲流措(cuo)施是必要(yào)的,并且選(xuan)擇脈動氣(qi)流小的抽(chou)氣泵和負(fù)載能力強(qiang)的泵電源(yuán),也可降低(dī)脈動氣流(liu),能保證轉(zhuǎn)子流量計(ji)在氣體采(cǎi)樣測量中(zhong)的精度。

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