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  時間:2023-5-25 08:32:37

玻璃轉子流量計粘度修正方法

[提要]通過實驗研究,闡明了粘度對玻璃轉子流量計的影響,歸納出aν/a-Re、a'/a-v及Qv'-v三種粘度修正方法,以及這三種修正方法的計算、應用和優缺點比較。
一、概述
  玻璃轉子流量計屬于恒壓降儀表,其流量基本方程式,可用類似于孔板的Q=aF√△P來表示。根據該表的工作原理可知,被測介質粘度的變化,對它的流量指示值有較大的影響。這就是要進行玻璃轉子流量計粘度修正的目的。
  雖然流量計的結構參數、浮子形狀等等有可能改善粘度對示值的影響,但本文不作重點敘述,這里就一定結構的儀表,通過實驗,歸納出幾種可行的粘度修正方法。這幾種方法的應用以及它們各自的優缺點,便于指導今后玻璃轉子流量計粘度修正方法的研究和實際應用。
二、試驗設備和試驗方法
1.試驗系統:
  試驗是在系統精度分別為±0.2%和±0.5%的水流量和油流量試驗裝置上進行的,二者均采用稱重法。整個試驗裝置,基本上由水塔(或油泵),水池(或油池)、標準秤、控制臺、計時器、自動加砝碼器(或人工加砝碼)、流量調節伐、溫度計等部分組成,如圖一所示。
 
2.試驗參數
(1)水流量試驗:溫度為25~35℃,壓力<2kgf/cm-2,粘度近似于1csto
(2)油流量試驗:采用30#機油,油壓≤3kgf/cm2油溫為29~70℃,大致分成30℃、40℃、50℃、70℃四檔,借以調節油的粘度,粘度范圍15~70cst左右。
30#機油的ρ(密度)一t℃(溫度)及v(運動學粘度)-t℃的曲線分別見圖二、圖三。
 
  試驗方法是比較簡單的,將玻璃轉子流量計先放在水流量試驗裝置上,按錐管上的刻度,進行標定,得出每一刻度下的實際流量,然后再把它裝在油流量校驗裝置上,按同樣的刻度,標出不同粘度下的油的實際流量。因為油的密度與水的密度不同,所以還需按下述公式進行密度修正,以消除密度不同造成的示值誤差。
 
式中:
Q---浮子在某一刻度時的實際水流量;
Q'---不考慮粘度影響,只是考慮由于介質(油)的密度與水不同,而換算成上述同一刻度下介質(油)的實際流量,即修正后的油流量指示值;
ρ、ρt、ρ'_分別為水、浮子材料及介質(油)的密度。

  1. 試驗用轉子流量計的規格品種見表1。

 
浮子形狀(見圖四所示)。
錐管形狀
錐管編號LZB25-01、LZB25一02、
LZB25--03、LZB25--04、LZB25--05的形狀見圖五。
 
錐管編號605、606的形狀見圖六
三、修正方法
  經過上述試驗,得到一系列對應的流量計刻度下的水和粘性介質(油)的實際流量,即可繪成修正曲線
 
  該種修正曲線,即以粘性流體的流量系數α´;與理想流體(沒有粘性的流體,可用水來代替,以下均用水作為理想流體,不再另作說明)的流量系數α之比作為縱座標,而以雷諾數Re作為橫座標來描繪的。
  雷諾數Re用下式表示:
 
式中:.
Q---某刻度值下介質的流量;
△F---某刻度值處浮子和錐管之間形成的環隙面積;
D--在某刻度值處錐管的內徑;
df一浮子的最大直徑。
以(3)、(4)式代入(2)式,即
得到Re的最后表示式
 
  粘度修正系數應理解為密度相同的粘性流體與理想流體在流量計的同一刻度指示值下,它們的實際流量值之比,也即,修正系數Ɛ等于:
 
  流體與理想流體在流量計同一刻度值下的實際流量之比。
上述式中:.
F一浮子的最大截面積;
V一浮子的體積;
g一重力加速度。
  理解這一點很重要,它可以幫助我們在進行實際粘度修正試驗時,不必非去找兩種密度相同而一種是有粘性的另一種是沒有粘性介質不可,而可以直接用水和另幾種有粘性的介質來代替,在描繪曲線時不必考慮密度的修正,只要根據玻璃轉子流量計的基本公式,通過試驗,求出ai、a就行了。
  這類修正曲線如圖七。便如果知道了某種介質流動它的使用也方北R.及此時浮子的指示流量的,力下的雷諾數那末根據上
 
變,由于橫座標不用Re而用v,因此流體的流速或者說流體流量的影響和粘度的影響及口徑的影響,已不能用單-的參量來表示。為此,在描繪曲線時,必須考慮不同口徑和不同的流量下(或者說浮子在不同的位置)av/a--v的修正情況,這類修正曲線的描繪如八所示。
 
3.Q;-v修正曲線
  這類修正曲線的縱座標是以流量Q來表;示的(錐管.上的刻度流量),整個曲線的描繪是按錐管上的刻度流量(或浮子的位置)來區分的,也即一個刻度值有一條修正曲線。應該注意的是,在描述粘性介質的流量時,將粘性介質的流量進行密度修正后,才能描述在曲線圖上。
  即將測得的流量Q;按下式計算得到的Q值描在曲線圖上。
 
  如果粘性介,質的密度與水是一樣的,那就無需進行密度修正,可以將得到的流量直接描繪在曲線圖上。此類修正曲線見圖九。
  這類修正曲線在實際應用時相當方便,只要知道介質的粘度v和浮子的刻度位置,.立即可以從曲線上讀取它的流量Qi。如果
 
四、修正方法的比較.
  這三種修正曲線有它各自的特點,根據具體情況加以具體應用。α´v/a--Re修正曲線看起來是比較簡單的。一種形狀的浮子幾乎:只要-根修正曲線就能表示了,因為橫座標采用了雷諾數Re這一綜合性量,因此曲線的形狀將能綜合性的反映有關參數如流量Q、粘度v及尺寸等對粘度修正的影響。另外也能非常方便的比較各種浮子的形狀和有關參數對粘度修正的影響。因而這類曲線對于改進玻璃轉子流量計的設計,指導合理的選擇流量計的結構參數,有著非常重要的意義,但作實際修正應用比較麻煩,因雷諾數Re中含有流量Q,而Q又是未知量。這種修正方法的另一個缺點是沒有考慮流量系數a受浮子的位置變化而有所變化這一因素,因此,從實驗結果發現,繪制這類曲線時,粘度修正系數的分散性較大,在Re=0.5~250范圍內,最大的分散度可達±5%左右。
  α´v/a曲線是克服。α´v/a-Re的缺點而繪a制的。橫座標以v代替Re,故可不需預知要求的實際流量。但這種修正曲線也不夠理想,因為得到的修正數α´v/a不直觀地反映出變化的流量值,尚需進行一系列的運算,才能求得實際流量。再說在繪制修正曲線時,求取α´v/a一也是比較麻煩的。此外,從圖五中也可看出,在低粘度時,幾條曲線相匯于一起,因而查表精度也不高。
  至于Q´v-v修正曲線,這種方法在實際使用中是比較方便的,它有制作簡單、修正方便、直觀易懂等特點,此外,因為它是按照浮子的位置來描繪一族曲線的,所以考慮了浮子位置對粘度修正的影響。根據對五臺φ25mmA型浮子測試結果,最大偏差(在同一v值下)為±12開,故最大分散度約為±2%。其中尚且包括了由于測溫位暨,得子的跳動和試驗介質ρ-t℃比曲線等所造成的誤差。這種方法的缺點是繪制的粘度修正曲線多,工作量大。
五、結論
  玻璃轉子流量計的確是一種對被測介質粘度比較敏感的儀表,因此,粘度修正是必要的。但是粘度對示值的影響并不是完全-樣的,它除了與粘度本身的大小有關外,還與流量計口徑的大小,流量的大小及浮子結構型式和具體的參數有關,表2、表3所列的試驗結果充分說明了這一點,也就是說,正確的選擇浮子的形狀和結構參數,,可以減小粘度對玻璃轉子流量計示值的影響,因此如何合理的選擇流量計浮子的形狀和設計合理的結構參數是需要進--步研究的,其次說明流量計的結構和參數如果選擇得較為合理的話,那末,粘度不大的流體,只是對小口徑或小流量的示值才有影響,較大口徑或較大流量時,影響不大,可以不必修正而仍能保持在一定的精度要求之內。

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