摘要:通過對氣體玻璃管浮子流量計(jì)氣體流量刻度示值修正公式的推導(dǎo),使氣體流量刻度示值修正公式的表達(dá)式達(dá)到統(tǒng)一,并討論了修正公式中各個(gè)物理量使用時(shí)的物理狀態(tài),說明了氣體浮子流量計(jì)刻度示值修正的方法和進(jìn)行修正的必要性。
0前言
氣體玻璃管浮子流量計(jì)(以下簡稱“浮子流量計(jì)")使用簡單,讀數(shù)直觀,被廣泛地用在電力、石化化工、冶金、醫(yī)藥、環(huán)境監(jiān)測及科研教學(xué)等諸多領(lǐng)域。然而,氣體浮子流量計(jì)是一種非標(biāo)準(zhǔn)化儀表,根據(jù)其測量原理,應(yīng)按實(shí)際被測介質(zhì)和工作狀態(tài)進(jìn)行刻度,但生產(chǎn)廠家為了批量生產(chǎn),一般都是在壓力p=101325Pa、溫度T=293K(20℃)的狀態(tài)下用空氣進(jìn)行標(biāo)定的,使得浮子流量計(jì)的指示值讀數(shù)與被測介質(zhì)的實(shí)際流量之間存在著一定的誤差,因而需要對原有的指示值加以校正。但要注意的是,絕大多數(shù)生產(chǎn)廠家都是在壓力p=101325Pa、溫度T=293K(20℃)的狀態(tài)即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下用空氣對浮子流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定的,只有個(gè)別生產(chǎn)廠家是在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行標(biāo)定的。因此,在檢定和使用時(shí)就應(yīng)留意生產(chǎn)廠家在浮子流量計(jì)上所標(biāo)注的標(biāo)定狀態(tài),以免在修正時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤。.
1刻度示值修正
1.1浮子流量計(jì)的基本流量方程式
浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖1所示,由.其工作原理可以得出流量基本方程式為:
式中:Q為被測介質(zhì)的體積流量;qs為介質(zhì)的.質(zhì)量流量;R為玻璃管內(nèi)截面半徑;r為浮子截面半徑;θ為玻璃管內(nèi)側(cè)壁的傾斜角度;C為儀表常數(shù),與流體的流動(dòng)形態(tài)和轉(zhuǎn)子的形狀等因素有關(guān);Vƒ為浮子體積;Aƒ為轉(zhuǎn)子的最大截面積;g為重力加速度;ρƒ為轉(zhuǎn)子的密度;ρ為被測介質(zhì)的密度;H為轉(zhuǎn)子停留的高度。
對于測量氣體來說,于ρƒ》ρ,所以ρƒ-ρ≈ρƒ°因而式(1)可改寫為:
1.2浮子流量計(jì)的刻度示值
如前所述,用于測量氣體流量的浮子流量計(jì)是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(壓力p=101325Pa、溫度T=293K)下用空氣進(jìn)行標(biāo)定刻度的,由式(2)可得出標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下流量方程式為:
式中:Q0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的體積流量,即刻度示值;ρ0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度。
1.3刻度示值的密度修正
在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,當(dāng)被測介質(zhì)為非空氣氣體時(shí)，雖然實(shí)際的工作狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)相同,但被測介質(zhì)的密度不同于空氣,必須對流量計(jì)的示值加以修正。由式(2)可得出被測介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量方程式為:
Qt為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被測介質(zhì)的體積流量;ρ1為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被測介質(zhì)的密度。
式(4)除以式(3)可以得出:
1.4刻度示值受溫度、壓仂影響的修正
在絕大多數(shù)情況下,實(shí)際測量的工作條件不同于浮子流量計(jì)標(biāo)定時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),即使測量介質(zhì)相同,由于空氣的密度受溫度、壓力影響變化較大,所以也必須對其流量示值進(jìn)行溫度和壓力修正(其實(shí)質(zhì)仍是對密度進(jìn)行修正),由式(2)可得出工作狀態(tài)下流量方程式為:
的絕對溫度;Po為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力;T0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對溫度。
一般情況下,流量大小都依標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為基準(zhǔn),所以,應(yīng)將工作狀態(tài)下的流量值折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量值,折算后為:
式中:Q2為在操作狀態(tài)下空氣的體積流量換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量。
1.5同時(shí)對密度、溫度和壓力進(jìn)行修正
當(dāng)被測介質(zhì)為非空氣氣體時(shí),就需要對密度、溫度和壓力同時(shí)進(jìn)行修正,同樣用前面所述的推導(dǎo)方法,可以得出:
2結(jié)束語
上述經(jīng)理論推導(dǎo)所得的式(5)、式(12)、式(14)三個(gè)修正公式均可用于浮子流量計(jì)的氣體流量修正，使用時(shí)可根據(jù)已知狀態(tài)的物理量和所要求狀態(tài)的被測介質(zhì)流量任選一個(gè)校正公式進(jìn)行計(jì)算,都可以得到正確的計(jì)算結(jié)果。關(guān)鍵問題是修正公式在使用時(shí)應(yīng)特別注意弄清楚各個(gè)物理量的使用狀態(tài),即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(p0T0)、操作狀態(tài)(p1T1),否則會(huì)增大浮子流量計(jì)的示值誤差。
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