摘要:從浮子流(liú)量計 的結構原(yuan)理、應用特點、刻(ke)度轉換幾個方(fang)面介紹了浮子(zi)流⛹🏻‍♀️量計的設計(ji)過程和應用。氣(qi)體介質如何實(shí)現标況瞬時流(liú)❓量與工況瞬時(shi)流量的4種換算(suan)計算，将浮子流(liú)量計的應用系(xi)統化、公式化，便(biàn)于廠家設計參(cān)考和工程應用(yòng)計算。
　　浮子流量(liàng)計具有結構簡(jian)單、制造容易、流(liu)量示值直⭐觀、易(yi)于維護和壓力(li)損失小的優點(dian)，在工業現場得(dé)到廣泛的☀️應用(yòng)🌂。中國計量科學(xué)研究院早期起(qi)草了《玻璃轉子(zi)流量計檢定規(guī)程》和🌈《金屬管轉(zhuǎn)子流量計檢定(ding)規程》，後期又合(hé)并爲《轉子流量(liàng)計》，而最新的檢(jiǎn)定規程是《JJG257－2007浮子(zǐ)流量計》。浮子流(liú)量計一⚽般工作(zuo)壓力👌不大于0.6MPa，分(fen)爲:玻璃浮子流(liu)量計，金屬管浮(fú)子流量計和特(tè)種浮子流量計(ji)(如醫用氧量調(diào)量)。浮子流量計(ji)可作爲瞬時流(liú)量計💔，水、氣、油均(jun)可以設計選用(yong)，可用🙇‍♀️作标準流(liu)量計、用作流量(liàng)試驗裝置指示(shi)流量、過程⭕控制(zhi)、洩露量監控、流(liú)體能力指示，用(yong)作可📱視閥門［1］。
1結(jié)構和原理
1.1流量(liang)計算
　　浮子流量(liang)計的測量本體(tǐ)由一根自下向(xiang)上擴大的垂直(zhí)錐管和一隻可(kě)以沿着錐管軸(zhóu)向自由移動的(de)浮子組成，當被(bèi)🔴測流體自錐管(guǎn)下端流入流量(liang)計時，由于流體(ti)的作🌈用，浮子上(shang)下端面産生一(yī)差壓，該差壓即(jí)爲浮✌️子的上升(sheng)力。當差壓值大(dà)于浸在流體中(zhōng)♻️浮子的重量時(shi)，浮子開始上升(shēng)。随着浮💚子的上(shàng)升，浮子最大外(wai)徑🚶‍♀️與🌈錐管之間(jiān)的環形面積逐(zhu)漸增大，流體的(de)流速則相應下(xia)降，作用在浮子(zi)上的上升力逐(zhú)💞漸減小，直至上(shàng)升力等于浸在(zài)流體中的浮子(zi)的重量時，浮子(zǐ)便穩定在某一(yi)高度上。這時浮(fú)子在🌈錐管中的(de)高度h與所通過(guò)的流量qv有對應(ying)的關系［2］。結構如(ru)圖1所示。

　　式(shì)中，v爲流體通過(guò)環隙面積的平(ping)均流速，C爲阻力(lì)系數(常數)，Vf爲浮(fú)子的體積，ρf爲浮(fú)子的材料密度(du)，ρ爲流體介質💋的(de)密度，g爲重力加(jiā)速度，Af爲浮子的(de)迎流面積。由👄公(gōng)式可得，不管浮(fu)子流量計的浮(fú)子停留在什麽(me)位🌈置，流體流過(guo)環隙面積的平(píng)均流速v值是💃🏻沒(mei)有變化的。A是環(huán)隙面積大小，也(ye)就是說瞬時體(tǐ)積流量qv的大小(xiao)，隻與A環隙面積(ji)大小有關，瞬時(shí)流量越大，環隙(xì)面積越大，浮子(zi)位置越高;反之(zhī)瞬時流量越小(xiao)，環隙面積越小(xiǎo)，浮子位置越💯低(di)［3－4］。

　　式中α爲流量系(xi)數，φ爲錐管夾角(jiao)，K爲常數。當被測(cè)介質确💃定以後(hòu)，即介質密度爲(wèi)常數，瞬時體積(jī)流量與浮⭕子的(de)高度之間🏃‍♀️成線(xian)性關系。而大量(liang)的實驗表明，浮(fú)子流量計的流(liu)量系數🆚α與浮子(zǐ)的幾何形狀和(hé)流動雷諾數ＲeD有(you)🔞關:對于一定的(de)浮子㊙️形狀，當雷(léi)💘諾數ＲeD大于某一(yī)個臨界數以後(hou)，流量系數α将趨(qū)于一個常數:有(yǒu)📞些資料中提及(jí)，如果錐半角足(zú)夠小，則可忽略(lue)二次項進行簡(jiǎn)化計算✌️，這種方(fāng)♻️法是不嚴✔️謹的(de)，計算誤差大于(yu)10%，遠遠超出了誤(wu)差範圍［5－6］。

1.2出廠(chǎng)标定
　　對于不同(tóng)的流體，介質密(mi)度不同，瞬時流(liu)量與浮子高度(dù)之間的♍對應關(guan)系也不盡相同(tong)，原來的流量刻(ke)度就不再适用(yòng)，所以🔞浮子流量(liàng)計應該用實際(ji)的流體介質進(jin)行标定。但是，對(duì)于生産廠家而(er)言，由于出廠标(biāo)定設備的局限(xian)⭕性，不可能有各(ge)種實際流體機(ji)制的标準裝🏃🏻置(zhi)對浮子流量計(ji)進行标定，在一(yī)般情況下，大部(bu)分生産廠家隻(zhi)能用水或者空(kong)氣進行标定。因(yin)此，如果浮子🐕流(liu)量計用來測量(liang)非标定介質時(shí)，應該對浮子流(liu)量計💁的讀數進(jìn)行修正，即刻度(dù)換算。
1.3量程換算(suàn)
　　當浮子流量計(ji)的浮子幾何形(xíng)狀一緻時，改變(biàn)浮子的🐉材料，就(jiù)🛀可以改變浮子(zǐ)的密度，即改變(bian)浮子流量計的(de)量程。浮子材料(liao)的密度增加，浮(fu)子流量計的量(liàng)程擴大;密度減(jian)⛱️小，則量程縮小(xiao)。如果浮🐇子流量(liang)計現場應用和(he)出廠标定❄️的浮(fu)子材料不同時(shi)🐪，則還需要引入(ru)浮子密🍓度的流(liú)量修正值，當然(ran)這種情況比較(jiao)少見，一般出廠(chang)📧時，流量計浮子(zǐ)與錐管都已經(jing)确定。
2應用特點(dian)
　　最簡單的浮子(zi)流量計由浮子(zi)和錐管兩個部(bu)件組成，數十元(yuan)的制造成本，有(yǒu)些使用場合甚(shèn)至可以免維護(hu)♋，可用于低雷諾(nuò)數的測量場合(he)，适用于小管徑(jing)和低流速。壓力(li)損失小，對上遊(you)直管段要求比(bi)較低，有較寬的(de)😘流量範圍，量程(cheng)比一般爲10∶1，雙浮(fú)子結構的量程(cheng)比甚至可以達(dá)到50∶1。玻璃管浮子(zi)流量計顯示的(de)流量值多是直(zhi)接刻印在透明(míng)玻璃外表面上(shàng)，目測浮子停留(liu)位置即可，而金(jīn)屬管浮子流量(liang)計往往測量高(gāo)溫、高壓、危險性(xìng)🏃流體，不能用人(rén)眼來☁️觀察浮子(zǐ)位置，采用了磁(cí)感應顯示機構(gòu)。
3刻度換算
3.1液體(tǐ)刻度換算

　　當現(xiàn)場介質與标定(ding)介質粘度相差(cha)比較大時，則需(xu)要⛹🏻‍♀️進行現場标(biāo)定，而不能認爲(wèi)α标=α現。不管是同(tong)一種液體還是(shi)不同種液體的(de)現場流量和标(biao)定流量換算，都(dou)可以應用上述(shu)計算公式［7］。
3.2氣體(tǐ)刻度換算
　　氣體(ti)浮子流量計，廠(chǎng)家一般用标況(kuang)狀态下的空氣(qi)(20℃，101.325kPa)檢定，由于氣體(ti)受工況溫度、壓(ya)力影響比較大(da)，不僅僅是現場(chang)介質與标定介(jiè)質不同需要轉(zhuan)換，同一種氣體(tǐ)在工況和标況(kuang)之間也需🔴要轉(zhuan)換。由于浮子自(zi)身的密度✏️要比(bi)氣體大很多，所(suo)以可以近🐉似認(ren)爲ρf－ρ現=ρf－ρ标，這樣公(gong)式可以推導出(chu)針對氣體浮子(zǐ)流量計的簡化(huà)版:
1)同一種氣體(ti)

　　這樣已知标定(ding)氣體的标況瞬(shùn)時流量就可以(yi)求出該氣❤️體的(de)工況瞬時流量(liang)值。該氣體的标(biāo)況瞬時流量直(zhí)接看标定好的(de)刻度線，氣體的(de)工況瞬時流量(liang)通過上述公式(shi)計算後得到。
2)不(bú)同氣體

c)這樣已(yi)知氣體1的工況(kuàng)瞬時流量就可(kě)以求出氣體2的(de)标況瞬時流量(liàng)值。
拓展推導容(rong)易得出:

d)這樣已(yi)知氣體1的标況(kuang)瞬時流量就可(kě)以求出氣體2的(de)标況瞬時♊流量(liàng)值。
上述一共有(you)4種計算公式:
氣(qi)體1工況求氣體(ti)2工況;
氣體1标況(kuàng)求氣體2工況(常(chang)用);
氣體1工況求(qiu)氣體2标況;
氣體(tǐ)1标況求氣體2标(biao)況(常用)。
　　不難看(kan)出，不同氣體的(de)4個經驗公式中(zhōng)，如果稍作轉換(huan)，就是🚶同一種氣(qì)體的計算公式(shì)。由于浮子流量(liàng)計刻度值都是(shì)标況刻✏️度值，因(yin)此上述4個公式(shì)中有2個較爲常(chang)用［8－10］。
4計算實例
命(mìng)題1:刻度爲空氣(qì)的一台氣體浮(fu)子流量計測量(liàng)氧氣，假設工況(kuàng)溫度和壓力與(yu)刻度狀态相同(tong)，求浮子👌流量⚽計(jì)示值穩定在30m3/h刻(ke)度時，氧氣的工(gong)況瞬時流量🌏爲(wei)多少?
分析可得(dé)，命題是氣體1的(de)标況體積流量(liang)求氣體2的✨工況(kuàng)✉️體積流量值，因(yin)此應用如下公(gōng)式:

命題3:一台用(yòng)水标定的液體(ti)浮子流量計，測(cè)量硝酸，不考⛷️慮(lü)粘度💞對液體流(liú)量的影響，計算(suàn)浮子流量計浮(fu)子穩定在2000L/h時🛀硝(xiao)酸的體積流量(liàng)爲多少?已知浮(fu)子材料爲不鏽(xiu)鋼，密度7920m3/h，檢😄定介(jie)質水密度998.2m3/h，被測(ce)介質硝酸密度(dù)1512m3/h。

3結論
　　從浮子流(liu)量計的結構原(yuán)理、應用特點、刻(ke)度轉換三個方(fāng)面介紹💋了浮子(zǐ)流量計的設計(ji)過程和應用。詳(xiang)細闡述了如何(hé)進行液體和氣(qi)體介質的換算(suan)計算，将浮子流(liu)量計的應用系(xì)統化🔞，公式化。

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