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液体转子流量计工作原理

发布时间:2021-11-20 09:56:36

液体转子流量计用以测量单相非脉动流体(液体或气体 ) 的流量,广泛应用于化工、石油、轻工、医药、环保、食品及计量测试、科学研究等部门.


1、液体转子流量计的工作原理

液体转子流量计是利用改变流通面积原理的流量计:(面积式)

管道中的流体在流动遇到阻挡时,会在阻挡物前后形成一个压力差,这个压力差的大小与流体受到阻挡时的流通面积以及流速相关,利用这个压力差来推动一个可移动的阻挡物随流量变化而移动并改变流通面积,使阻挡物前后的压力差保持一个常数,这时阻挡物所处的位置与流速相关,由此可得到流速,并进而获得流量值。

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2、液体转子流量计组成与流量测量原理

液体转子流量计,是由一个自下往上逐渐扩大的带刻度的锥形管和一个置于锥形管内可以自由上下移动的转子构成。工作时,被测流体由锥形管下端进入,沿着锥形管向上运动,流过转子与锥形管之间的环隙,再从锥形管上端流出。受流动流体带动作用,转子受到一个自下向上流体对转子的动压力,正好等于转子在被测流体中的重力(即转子自身的重力减去流体对转子的浮力)。

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垂直安装流量计时,转子重心就在锥形管中心轴线上,转子所受的三个力都平行于中心轴线。当受力平衡时,转子就稳定在锥管内某一位置上。对于给定的液体转子流量计,转子的材料、大小和形状都可确定,所以转子在被测流体中的重力是已知的,只有流体对转子的动压力是随流体流速大小而变化的。因此当流体流速变大或变小时,转子受到的动压力增大或减小,转子将作向上或向下的移动,转子与锥形管壁之间的环隙面积也发生变化,即流动截面积也发生变化,待变化到某速转子受力平衡时,转子就稳定在新的位置上。对于一台给定的液体转子流量计,转子在锥管中平衡位置的高低反应了被测流体流经锥形管的流量大小。


3、液体转子流量计的流量方程推导

液体转子流量计中当转子稳定时,对转子进行受力分析:

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其中:ρt为转子的密度;ρf为流体的密度;V 为转子的体积;Δp 为转子前后的压差(常数);A 为转子的***大截面积。转子和锥形管间的环隙面积相当于节流式流量计的节流面积,但它是变化的,并与转子高度 h成近似的线性关系,因此,液体转子流量计的流量可以表示为:

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式中,ф 为仪表常数;h 为转子浮起的高度。由于液体转子流量计在生产中进行刻度的时候,通常选择在工业基准状态(20℃,0.10133Mpa)下用水或者空气进行标定的。所以,在实际使用时,如果被测介质的密度和工作状态与刻度时的不一致,就必须对流量指示值按照实际被测介质的密度、温度、压力等参数的具体情况进行修正。

①液体流量测量时的修正

由于测量液体的液体转子流量计是在常温 20℃下用水标定的,根据式(1)可写为:

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式中,qv0为用水标定时的流量刻度;ρw是水的密度。

如果被测介质不是水,则需要对流量刻度进行重新修正.如果被测介质的黏度和水的黏度相差不大,可以近似认为 ф 是常数,有

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式中,qvf为被测介质的实际流量;ρf是被测介质的密度。

式(5)和式(4)相除,整理后得:

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②气体流量测量时的修正

当采用液体转子流量计进行气体流量测量时,对其流量值也要进行修正,除了被测介质的密度进行修正之外,还需要对被测介质的工作温度和压力进行修正。当已知仪表的显示刻度为 qv0,则被测介质的实际流量(工业基准状态)可按下式修正,即:

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式中,qvf为被测介质的实际流量;ρ0和 ρf是空气和被测介质在标准状态下的密度;Pf和 Tf分别为被测介质的压力和热力学温度;P0和T0分别为标准状态下的压力和热力学温度(P0=0.10133Mpa,T0=293K);qv0为刻度流量值。

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