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雙氧水管道流量計(jì)在使用中刻度轉(zhuǎn)換問(wèn)題的實(shí)例分析
點(diǎn)擊次數(shù):1800 發(fā)布時(shí)間:2021-01-16 13:26:32
雙氧水管道流量計(jì)的刻度一般是在出廠時(shí)用水、空氣或者其他介質(zhì)在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行標(biāo)定的;另外,在實(shí)驗(yàn)室的檢定過(guò)程中,由于環(huán)境影響以及實(shí)驗(yàn)條件的限制,實(shí)際檢定條件一般也達(dá)不到流量計(jì)標(biāo)定狀態(tài),因此為了能夠在實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)對(duì)流量計(jì)進(jìn)行檢定,就需要對(duì)實(shí)驗(yàn)條件下標(biāo)定的流量計(jì)進(jìn)行刻度流量的換算。
1、工作原理
雙氧水管道流量計(jì)是在一個(gè)錐形管內(nèi)裝有上下移動(dòng)的浮子,并且始終保持浮子前后壓降不變,通過(guò)改變浮子與錐形管壁之間的流通面積來(lái)改變流量,因此也稱為恒壓降流量計(jì)或變面積流量計(jì) 。當(dāng)流體流經(jīng)錐形管時(shí),由于浮子的節(jié)流降壓作用,在浮子的上下游產(chǎn)生一個(gè)壓力降,此壓力降與浮子*大截面積的乘積即為浮子受到的上升力,同時(shí)由于被測(cè)流體流經(jīng)浮子表面時(shí)也會(huì)產(chǎn)生粘性力,其方向與上升力相同,當(dāng)兩者的合力大于浮子的自重力時(shí),浮子便會(huì)繼續(xù)上升;然而隨著浮子的上升浮子與錐形管壁之間的環(huán)隙面積的增大,相同流量下流體流速便會(huì)減小,浮子上下端面的壓力差隨即會(huì)降低,因此作用于浮子的上升力與粘性力減小。在浮子移動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)上升力、粘性力和重力相平衡時(shí)浮子便會(huì)靜止,保持在平衡位置,此時(shí)便可以讀出浮子的瞬時(shí)流量值。這就是雙氧水管道流量計(jì)工作的基本原理—等壓力降原理。
2、流量方程
當(dāng)流體流經(jīng)雙氧水管道流量計(jì)錐形管時(shí),浮子的上升高度與流量存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在一定流量下浮子受合力為零,保持在平衡位置,根據(jù)力平衡進(jìn)行分析:(1)浮子受到的上升力F1。浮子上下游壓力差&p與環(huán)形通道中流體流速的平方成正比:
因此浮子所受上升力為
式中Af 為浮子的迎流面積,單位為m2,u 為流體的流速,單位為m/s, r 為流體密度,單位為kg/m,C 為阻力系數(shù),無(wú)量綱,受介質(zhì)粘度以及浮形狀等因素影響。(2)浮子所受浮力是流體密度與浮子體積的函數(shù),有
,式中:f V 為浮子的體積,單位為m,g 為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,單位為m/s2。
(3)浮子的自重
當(dāng)浮子受合力為零時(shí)處于平衡位置,有
進(jìn)而得到
可以看出,浮子無(wú)論在什么位置保持平衡,流體的流速是個(gè)定值,因此,體積流量與環(huán)形流通面積成正比。則有體積流量計(jì)算公式:
其中: V q —體積流量,單位m/h;DF —流量計(jì)的環(huán)形流通面積,單位為m2。
3、刻度轉(zhuǎn)換方法
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)定的雙氧水管道流量計(jì)的介質(zhì)密度、阻力系數(shù)、體積流量分別用0 、0 C 、q0 表示,則體積流量可表示為
實(shí)際標(biāo)定介質(zhì)的密度、浮子阻力系數(shù)、體積流量用C 、q 表示,則體積流量為
因此,實(shí)際標(biāo)定介質(zhì)的體積流量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下介質(zhì)的體積流量之間有下述關(guān)系:
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)定介質(zhì)與實(shí)際標(biāo)定時(shí)介。質(zhì)狀況比較接近,因此粘度相差不大時(shí),可以不考慮浮子阻力系數(shù)的影響。因此有:
4、刻度轉(zhuǎn)換實(shí)例分析
實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一臺(tái)DN50 口徑,準(zhǔn)確度等級(jí)為4.0 級(jí),浮子材料為不銹鋼,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃)下標(biāo)定介質(zhì)為乙醇的雙氧水管道流量計(jì),其刻度流量范圍為(2~20)m/h。在實(shí)驗(yàn)室條件下,由于條件限制只能用水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行標(biāo)定,裝置編號(hào)200904018,測(cè)量范圍為DN(15~50)mm,流量范圍為(0.12~60)m/h,先后使用標(biāo)準(zhǔn)表法和稱重法對(duì)該雙氧水管道流量計(jì)的5m/h 流量點(diǎn)分別進(jìn)行6 次標(biāo)定。測(cè)量過(guò)程中水溫保持(23.1±0.1)℃,進(jìn)水口處水壓保持在180kPa~195kPa 范圍。裝置使用標(biāo)準(zhǔn)表為電磁流量計(jì),*一次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)為3.914 m/h,*二次為3.918 m/h,*三次為3.917 m/h,*四次為3.920m/h,*五次為3.919 m/h,*六次為3.916 m/h。稱重法測(cè)量6次的數(shù)據(jù)分別為:*一次測(cè)量時(shí)間為61.28 秒,電子稱讀數(shù)為67.64kg,*二次測(cè)量時(shí)間為62.33 秒,電子稱讀數(shù)為68.08kg,*三次測(cè)量時(shí)間為61.99 秒,電子稱讀數(shù)為67.96kg,*四次測(cè)量時(shí)間為62.57 秒,電子稱讀數(shù)為68.44kg,*五次測(cè)量時(shí)間為62.45 秒,電子稱讀數(shù)為68.42kg,*六次測(cè)量時(shí)間為61.29 秒,電子稱讀數(shù)為67.69kg。
通過(guò)查技術(shù)手冊(cè)可知,乙醇密度為789.2kg/m,20℃時(shí)乙醇粘度為1.2×10-3Pa·s,水溫為23.1℃時(shí)水的密度為997.513kg/m,動(dòng)力粘度為0.9358×10-3Pa·s,浮子材料為不銹鋼,密度為7920kg/m。
當(dāng)浮子穩(wěn)定在平衡位置5m/h 處時(shí),由標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)得出流量平均值為q1=3.92m/h。由電子稱的讀數(shù)得出稱重法流量平均值為q2=3.96m/h。另外,兩種介質(zhì)的粘度相差不大,因此可以不考慮兩種介質(zhì)中浮子的阻力系數(shù)對(duì)流量的影響,另外還可以推算出刻度流量的理論計(jì)算值為:
由于該雙氧水管道流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)為4.0 級(jí),因此在5m/h 流量點(diǎn)換算后的流量取值范圍為3.84×(1±4%)m/h,即(3.69~3.99)m/h。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)以及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可知,在介質(zhì)粘度相差不大時(shí),可以對(duì)雙氧水管道流量計(jì)刻度流量進(jìn)行換算,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足理論計(jì)算值的允許范圍。但是當(dāng)實(shí)際標(biāo)定的介質(zhì)與流量計(jì)出廠標(biāo)定時(shí)介質(zhì)狀態(tài)相差較大時(shí),浮子阻力系數(shù)的影響不能忽略,則需要考慮介質(zhì)粘度的影響。
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1、工作原理
雙氧水管道流量計(jì)是在一個(gè)錐形管內(nèi)裝有上下移動(dòng)的浮子,并且始終保持浮子前后壓降不變,通過(guò)改變浮子與錐形管壁之間的流通面積來(lái)改變流量,因此也稱為恒壓降流量計(jì)或變面積流量計(jì) 。當(dāng)流體流經(jīng)錐形管時(shí),由于浮子的節(jié)流降壓作用,在浮子的上下游產(chǎn)生一個(gè)壓力降,此壓力降與浮子*大截面積的乘積即為浮子受到的上升力,同時(shí)由于被測(cè)流體流經(jīng)浮子表面時(shí)也會(huì)產(chǎn)生粘性力,其方向與上升力相同,當(dāng)兩者的合力大于浮子的自重力時(shí),浮子便會(huì)繼續(xù)上升;然而隨著浮子的上升浮子與錐形管壁之間的環(huán)隙面積的增大,相同流量下流體流速便會(huì)減小,浮子上下端面的壓力差隨即會(huì)降低,因此作用于浮子的上升力與粘性力減小。在浮子移動(dòng)過(guò)程中,當(dāng)上升力、粘性力和重力相平衡時(shí)浮子便會(huì)靜止,保持在平衡位置,此時(shí)便可以讀出浮子的瞬時(shí)流量值。這就是雙氧水管道流量計(jì)工作的基本原理—等壓力降原理。
2、流量方程
當(dāng)流體流經(jīng)雙氧水管道流量計(jì)錐形管時(shí),浮子的上升高度與流量存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在一定流量下浮子受合力為零,保持在平衡位置,根據(jù)力平衡進(jìn)行分析:(1)浮子受到的上升力F1。浮子上下游壓力差&p與環(huán)形通道中流體流速的平方成正比:
因此浮子所受上升力為
式中Af 為浮子的迎流面積,單位為m2,u 為流體的流速,單位為m/s, r 為流體密度,單位為kg/m,C 為阻力系數(shù),無(wú)量綱,受介質(zhì)粘度以及浮形狀等因素影響。(2)浮子所受浮力是流體密度與浮子體積的函數(shù),有
,式中:f V 為浮子的體積,單位為m,g 為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,單位為m/s2。
(3)浮子的自重
當(dāng)浮子受合力為零時(shí)處于平衡位置,有
進(jìn)而得到
可以看出,浮子無(wú)論在什么位置保持平衡,流體的流速是個(gè)定值,因此,體積流量與環(huán)形流通面積成正比。則有體積流量計(jì)算公式:
其中: V q —體積流量,單位m/h;DF —流量計(jì)的環(huán)形流通面積,單位為m2。
3、刻度轉(zhuǎn)換方法
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)定的雙氧水管道流量計(jì)的介質(zhì)密度、阻力系數(shù)、體積流量分別用0 、0 C 、q0 表示,則體積流量可表示為
實(shí)際標(biāo)定介質(zhì)的密度、浮子阻力系數(shù)、體積流量用C 、q 表示,則體積流量為
因此,實(shí)際標(biāo)定介質(zhì)的體積流量與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下介質(zhì)的體積流量之間有下述關(guān)系:
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的標(biāo)定介質(zhì)與實(shí)際標(biāo)定時(shí)介。質(zhì)狀況比較接近,因此粘度相差不大時(shí),可以不考慮浮子阻力系數(shù)的影響。因此有:
4、刻度轉(zhuǎn)換實(shí)例分析
實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有一臺(tái)DN50 口徑,準(zhǔn)確度等級(jí)為4.0 級(jí),浮子材料為不銹鋼,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃)下標(biāo)定介質(zhì)為乙醇的雙氧水管道流量計(jì),其刻度流量范圍為(2~20)m/h。在實(shí)驗(yàn)室條件下,由于條件限制只能用水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行標(biāo)定,裝置編號(hào)200904018,測(cè)量范圍為DN(15~50)mm,流量范圍為(0.12~60)m/h,先后使用標(biāo)準(zhǔn)表法和稱重法對(duì)該雙氧水管道流量計(jì)的5m/h 流量點(diǎn)分別進(jìn)行6 次標(biāo)定。測(cè)量過(guò)程中水溫保持(23.1±0.1)℃,進(jìn)水口處水壓保持在180kPa~195kPa 范圍。裝置使用標(biāo)準(zhǔn)表為電磁流量計(jì),*一次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)為3.914 m/h,*二次為3.918 m/h,*三次為3.917 m/h,*四次為3.920m/h,*五次為3.919 m/h,*六次為3.916 m/h。稱重法測(cè)量6次的數(shù)據(jù)分別為:*一次測(cè)量時(shí)間為61.28 秒,電子稱讀數(shù)為67.64kg,*二次測(cè)量時(shí)間為62.33 秒,電子稱讀數(shù)為68.08kg,*三次測(cè)量時(shí)間為61.99 秒,電子稱讀數(shù)為67.96kg,*四次測(cè)量時(shí)間為62.57 秒,電子稱讀數(shù)為68.44kg,*五次測(cè)量時(shí)間為62.45 秒,電子稱讀數(shù)為68.42kg,*六次測(cè)量時(shí)間為61.29 秒,電子稱讀數(shù)為67.69kg。
通過(guò)查技術(shù)手冊(cè)可知,乙醇密度為789.2kg/m,20℃時(shí)乙醇粘度為1.2×10-3Pa·s,水溫為23.1℃時(shí)水的密度為997.513kg/m,動(dòng)力粘度為0.9358×10-3Pa·s,浮子材料為不銹鋼,密度為7920kg/m。
當(dāng)浮子穩(wěn)定在平衡位置5m/h 處時(shí),由標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)得出流量平均值為q1=3.92m/h。由電子稱的讀數(shù)得出稱重法流量平均值為q2=3.96m/h。另外,兩種介質(zhì)的粘度相差不大,因此可以不考慮兩種介質(zhì)中浮子的阻力系數(shù)對(duì)流量的影響,另外還可以推算出刻度流量的理論計(jì)算值為:
由于該雙氧水管道流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)為4.0 級(jí),因此在5m/h 流量點(diǎn)換算后的流量取值范圍為3.84×(1±4%)m/h,即(3.69~3.99)m/h。通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)以及對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析可知,在介質(zhì)粘度相差不大時(shí),可以對(duì)雙氧水管道流量計(jì)刻度流量進(jìn)行換算,其實(shí)驗(yàn)結(jié)果滿足理論計(jì)算值的允許范圍。但是當(dāng)實(shí)際標(biāo)定的介質(zhì)與流量計(jì)出廠標(biāo)定時(shí)介質(zhì)狀態(tài)相差較大時(shí),浮子阻力系數(shù)的影響不能忽略,則需要考慮介質(zhì)粘度的影響。
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