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转子流量计的原理及计算
点击次数:发布时间:2011-06-25 09:59

  1 概述

    转子流量计(Rotometer),又称浮子流量计(FloatTypeFlowmeter),在工业中获得普遍的使用。它可测量液体、气体和蒸气的流量,宜测中小管径(DN4~250)的流量。压力损掉小且恒定,测量局限比拟宽,量程比1:10,任务牢靠且刻度线性,运用维修便利,对仪表前后直管段长度要求不高。其测量准确度为±2%左右,受被测液体的密度、粘度、纯洁度以及温度、压力的影响,也受装置垂直度的影响。玻璃管浮子流量计构造简略,本钱低,易制成防侵蚀性仪表,但其强度低。金属管浮子流量计可输出规范旌旗灯号,耐高压,能完成流量的指示、积算、记载、节制和报警等多种功用。

    1.1 道理及构造

    1.1.1 冲量定理及使用

    设一物体的质量为m,效果其上的力为F,实践上流体的速度v,物体转变旅程为L。那么依据冲量定理可推出

 

    1.1.2 测量道理及构造


    假如将阻挠体置于竖立且具有锥度(上大下小)的管道中,就构成转子式的流量计,它的任务道理如图1所示。

 


    当流量添加时,转子承受流体自下而上的冲力将添加,因此被冲向上方,一抵达上面,因为流畅截面添加,流速减小,冲力也随之减小。当冲力和差压对转子截面组成的效果力以及粘滞摩擦力等的合力与转子自身在流体中分量相等时,转子即处于一均衡形态,不再上升或下降,这个地位就透露表现新的流量值。


    1.2 核算公式

    设转子的显示分量为Wf(N),流体对转子的效果力为F(N),锥形管与转子间环形截面为Sa(m2),转子处最大截面积为Sf(m2),转子体积Vf(m3),转子密度为ρf(Kg/m3),转子长度为L(m),流体介质的密度为ρ(Kg/m3),重力加快度为g(m/s2),则

 

    由于m=ρVf =ρSfL代入(1)式中,整顿后得

 


    思索到实践状况的要素,加一校正系数k变为:

 

       
    式中:qm——为质量流量;qv——为体积流量;ψ——为流量系数。ψ与转子外形和雷诺数有关,Sa与转子高度有关。锥管形转子流量计转子的几何外形和选用的资料及被测流体必然时,等式右边平方根内的值为一常数。当雷诺数大于必然的界线值时,ψ为一常数,如许qm正比于Sa。

    1.3 分歧测量介质的换算办法

    在实践运用转子流量计进程中,因为被测物体的物性(密度、粘度等)和形态(温度、压力等)与实行流体的物性和形态分歧,所以必需对测量仪表进行刻度换算和粘度批改,以包管准确度。

    1.3.1 液体流量测量的刻度换算

    凡间测量液体的转子流量计的刻度,都是用水在20℃,1个大气压下标定的。依照下式进行刻度换算:

       
     式中:Q1——标准时水的体积流量;Q2——运用时被测液体的体积流量;ρf——转子的材质密度;ρ1——标准时的水密度;ρ2—运用时的被测液体密度;a1——水的流量系数;a2——被测粘性液体的流量系数。

    当被测液体的密度和水的密度分歧然则两者粘度系数相差甚微,即可疏忽粘度转变对流量系数形成的影响,a2/a1可以看成1来核算。

    1.3.2 气体流量测量的刻度换算

    测量气体的浮子流量计凡间都是在低压、恒温20℃形态下用紧缩空气进行标定的,然后在换算到规范绝对压力为101325Pa、温度为20℃时的流量值对仪表刻度。当仪表用来测量某一任务形态下,恣意一种气体的体积流量时,需将仪表所示刻度值换算为任务形态的实践流量值。于气体,可以依照下面公式换算:

    式中:Qn——标定空气在pn,Tn形态下的体积流量,即仪表刻度流量值;Q——被测气体由P,T形态下的体积流量,即仪表刻度流量值;pn=101325Pa,Tn=293.15k(规范形态下的绝对压力和温度);p,T——被测气体在任务形态下的绝对压力和热力学温度;


    pnZn——辨别为标定空气在pn,Tn形态下的密度和紧缩系数;ρ,Z——辨别为标定空气p, T在形态下的密度和紧缩系数。

    当被测气体的湿度较大时,应思索水分含量的影响,气体密度ρ按下式核算:

   
    式中:ρg——为测量前提下枯燥气体密度;Φ——为测量前提下相对湿度;ρsmax——为测量前提下饱和水汽的密度。

    1.4 金属管转子流量计


    金属管转子流量计与玻璃转子流量计具有一样的测量道理,分歧的是其锥管由金属制成,如许不只耐高温、高压,并且能选择恰当的材质以合适各类侵蚀性介质的流量。流量计采用可变面积式测量道理,使用现代高技能伎俩及进步前辈的元件和器件。流量计首要由三大根本局部构成:测量管;锥形浮子或靶式浮子;指示器。浮子的位移量与流量的巨细成比例,经过磁耦合系统,以分歧接触方法,将浮子位移量传给指示器指示出流量的巨细。也可配装分歧的转换器,将流量值转换成规范的电远传旌旗灯号,然后完成远间隔显示、记载、积算和节制功用。金属管转子流量计在指示器的设计上可认为各类使用场所供应牢靠合用的功用组合,如现场指针显示、LCD显示瞬时和累计流量等。在指示器供电选择方面有电池供电、24VDC供电、220VAC供电,方法依据现场状况选择。

    1.5 选型核算

    在选型进程中,可以依据前面引见的核算公式和相关设计样原本确定转子流量计的型号。本文以科达KF10系列转子流量计为例,引见若何依据核算公式来确定转子流量计的型号。

 


    已知测量介质为液体,最大流量为:Qmax=30m3/h,常用流量最小值Qmin=10m3/h,粘度μy=3.1×10-5pags,密度ρy=810kg/m3,常用压力py=0.49MPa,常用温度ty=150℃。依据前提选出适宜的浮子流量计的口径及浮子号。

    选择11Cr18Ni9Ti材质的浮子,其密度为780kg/m3。水在任务形态时的密度为954kg/m3,则依据公式(3)可以获得

 


    代入最大流量Qmax=70m3/h和常用流量最小值Qmin=20m3/h可以求得水的流量局限Qsmax=66.6m2/h,Qsmin=22.2m2/h。

    经过查询KF10的转子流量计规格表,可以得知选择口径DN100,浮子号K10.2,材质1Cr18Ni9Ti。

 
  
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