稀硝酸專用流量計的優(yōu)勢及在使用中刻度轉(zhuǎn)換問題的實例分析
點擊次數(shù)：2322 發(fā)布時間：2020-08-12 09:31:23
稀硝酸專用流量計的產(chǎn)品優(yōu)勢：
稀硝酸專用流量計在目前的生產(chǎn)和生活中應(yīng)用得已經(jīng)較為廣泛，由于測量原理的差異，相比較其他類型的流量儀表，稀硝酸專用流量計還有特獨的優(yōu)勢，為了讓它穩(wěn)定的工作，用戶應(yīng)將它安裝在無強電、無磁場干擾的環(huán)境中，本文就此跟大家作一個分享。稀硝酸專用流量計的優(yōu)勢表現(xiàn)為以下幾下方面：
1、耐高溫、耐高壓、耐腐蝕
可測量高溫、高壓流體是稀硝酸專用流量計具有的主要優(yōu)點，它能測量溫度高達400℃和壓力*高為70MPa的液體和氣體流量。在這種場合下已不能用人眼來觀察浮子的位置，而采用磁耦耐腐型感應(yīng)的顯示系統(tǒng)指示流量。流量計本身材料往往采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼，有些襯以工程塑料，可測量腐蝕性流體。
2、應(yīng)用范圍廣
可根據(jù)流量工藝參數(shù)要求進行靈活設(shè)計。例如，在低溫條件下，若介質(zhì)趨向于結(jié)晶和凝固，或為防止，低溫流體從外部吸熱，或當管路中溫度高于室溫的流體流過儀表，因溫度下降產(chǎn)生而引起浮子動作不良、或流體粘度有顯著變化影響測量的特種需求，可采用夾套保溫設(shè)計的流量計；流量脈動較大的，可選用有阻尼措施的流量計。
3、用于測量的部分可選用不同的材質(zhì)來適應(yīng)不同場合的需求。
4、因其良好的抗熱性和耐壓性可以在惡劣的環(huán)境中應(yīng)用。
5、采用新型磁耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計使得傳輸信號更加穩(wěn)定，提高了工作效率。
關(guān)于稀硝酸專用流量計的刻度檢定問題的說明：
稀硝酸專用流量計的刻度一般是在出廠時用水、空氣或者其他介質(zhì)在標準狀態(tài)下進行標定的；另外，在實驗室的檢定過程中，由于環(huán)境影響以及實驗條件的限制，實際檢定條件一般也達不到流量計標定狀態(tài)，因此為了能夠在實驗室狀態(tài)對流量計進行檢定，就需要對實驗條件下標定的流量計進行刻度流量的換算。
1、工作原理
稀硝酸專用流量計是在一個錐形管內(nèi)裝有上下移動的浮子，并且始終保持浮子前后壓降不變，通過改變浮子與錐形管壁之間的流通面積來改變流量，因此也稱為恒壓降流量計或變面積流量計 。當流體流經(jīng)錐形管時，由于浮子的節(jié)流降壓作用，在浮子的上下游產(chǎn)生一個壓力降，此壓力降與浮子*大截面積的乘積即為浮子受到的上升力，同時由于被測流體流經(jīng)浮子表面時也會產(chǎn)生粘性力，其方向與上升力相同，當兩者的合力大于浮子的自重力時，浮子便會繼續(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減小，浮子上下端面的壓力差隨即會降低，因此作用于浮子的上升力與粘性力減小。在浮子移動過程中，當上升力、粘性力和重力相平衡時浮子便會靜止，保持在平衡位置，此時便可以讀出浮子的瞬時流量值。這就是稀硝酸專用流量計工作的基本原理—等壓力降原理。
2、流量方程
當流體流經(jīng)稀硝酸專用流量計錐形管時，浮子的上升高度與流量存在一定的對應(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?shù)刂亓铀俣龋瑔挝粸閙/s2。
（3）浮子的自重
當浮子受合力為零時處于平衡位置，有
進而得到
可以看出，浮子無論在什么位置保持平衡，流體的流速是個定值，因此，體積流量與環(huán)形流通面積成正比。則有體積流量計算公式：
其中： V q —體積流量，單位m/h；DF —流量計的環(huán)形流通面積，單位為m2。
3、刻度轉(zhuǎn)換方法
標準狀態(tài)下標定的稀硝酸專用流量計的介質(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
實際標定介質(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，實際標定介質(zhì)的體積流量與標準狀態(tài)下介質(zhì)的體積流量之間有下述關(guān)系：
當標準狀態(tài)下的標定介質(zhì)與實際標定時介。質(zhì)狀況比較接近，因此粘度相差不大時，可以不考慮浮子阻力系數(shù)的影響。因此有：
4、刻度轉(zhuǎn)換實例分析
實驗室現(xiàn)有一臺DN50 口徑，準確度等級為4.0 級，浮子材料為不銹鋼，標準狀態(tài)（20℃）下標定介質(zhì)為乙醇的稀硝酸專用流量計，其刻度流量范圍為（2~20）m/h。在實驗室條件下，由于條件限制只能用水流量標準裝置進行標定，裝置編號200904018，測量范圍為DN（15~50）mm，流量范圍為（0.12~60）m/h，先后使用標準表法和稱重法對該稀硝酸專用流量計的5m/h 流量點分別進行6 次標定。測量過程中水溫保持(23.1±0.1)℃，進水口處水壓保持在180kPa~195kPa 范圍。裝置使用標準表為電磁流量計，*一次測量標準表讀數(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。稱重法測量6次的數(shù)據(jù)分別為：*一次測量時間為61.28 秒，電子稱讀數(shù)為67.64kg，*二次測量時間為62.33 秒，電子稱讀數(shù)為68.08kg，*三次測量時間為61.99 秒，電子稱讀數(shù)為67.96kg，*四次測量時間為62.57 秒，電子稱讀數(shù)為68.44kg，*五次測量時間為62.45 秒，電子稱讀數(shù)為68.42kg，*六次測量時間為61.29 秒，電子稱讀數(shù)為67.69kg。
通過查技術(shù)手冊可知，乙醇密度為789.2kg/m，20℃時乙醇粘度為1.2×10-3Pa·s，水溫為23.1℃時水的密度為997.513kg/m，動力粘度為0.9358×10-3Pa·s，浮子材料為不銹鋼，密度為7920kg/m。
當浮子穩(wěn)定在平衡位置5m/h 處時，由標準表讀數(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)對流量的影響，另外還可以推算出刻度流量的理論計算值為：
由于該稀硝酸專用流量計的準確度等級為4.0 級，因此在5m/h 流量點換算后的流量取值范圍為3.84×（1±4%）m/h，即（3.69~3.99）m/h。通過上述實驗以及對試驗數(shù)據(jù)的分析可知，在介質(zhì)粘度相差不大時，可以對稀硝酸專用流量計刻度流量進行換算，其實驗結(jié)果滿足理論計算值的允許范圍。但是當實際標定的介質(zhì)與流量計出廠標定時介質(zhì)狀態(tài)相差較大時，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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稀硝酸專用流量計在目前的生產(chǎn)和生活中應(yīng)用得已經(jīng)較為廣泛，由于測量原理的差異，相比較其他類型的流量儀表，稀硝酸專用流量計還有特獨的優(yōu)勢，為了讓它穩(wěn)定的工作，用戶應(yīng)將它安裝在無強電、無磁場干擾的環(huán)境中，本文就此跟大家作一個分享。稀硝酸專用流量計的優(yōu)勢表現(xiàn)為以下幾下方面：
1、耐高溫、耐高壓、耐腐蝕
可測量高溫、高壓流體是稀硝酸專用流量計具有的主要優(yōu)點，它能測量溫度高達400℃和壓力*高為70MPa的液體和氣體流量。在這種場合下已不能用人眼來觀察浮子的位置，而采用磁耦耐腐型感應(yīng)的顯示系統(tǒng)指示流量。流量計本身材料往往采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼，有些襯以工程塑料，可測量腐蝕性流體。
2、應(yīng)用范圍廣
可根據(jù)流量工藝參數(shù)要求進行靈活設(shè)計。例如，在低溫條件下，若介質(zhì)趨向于結(jié)晶和凝固，或為防止，低溫流體從外部吸熱，或當管路中溫度高于室溫的流體流過儀表，因溫度下降產(chǎn)生而引起浮子動作不良、或流體粘度有顯著變化影響測量的特種需求，可采用夾套保溫設(shè)計的流量計；流量脈動較大的，可選用有阻尼措施的流量計。
3、用于測量的部分可選用不同的材質(zhì)來適應(yīng)不同場合的需求。
4、因其良好的抗熱性和耐壓性可以在惡劣的環(huán)境中應(yīng)用。
5、采用新型磁耦合結(jié)構(gòu)設(shè)計使得傳輸信號更加穩(wěn)定，提高了工作效率。
關(guān)于稀硝酸專用流量計的刻度檢定問題的說明：
稀硝酸專用流量計的刻度一般是在出廠時用水、空氣或者其他介質(zhì)在標準狀態(tài)下進行標定的；另外，在實驗室的檢定過程中，由于環(huán)境影響以及實驗條件的限制，實際檢定條件一般也達不到流量計標定狀態(tài)，因此為了能夠在實驗室狀態(tài)對流量計進行檢定，就需要對實驗條件下標定的流量計進行刻度流量的換算。
1、工作原理
稀硝酸專用流量計是在一個錐形管內(nèi)裝有上下移動的浮子，并且始終保持浮子前后壓降不變，通過改變浮子與錐形管壁之間的流通面積來改變流量，因此也稱為恒壓降流量計或變面積流量計 。當流體流經(jīng)錐形管時，由于浮子的節(jié)流降壓作用，在浮子的上下游產(chǎn)生一個壓力降，此壓力降與浮子*大截面積的乘積即為浮子受到的上升力，同時由于被測流體流經(jīng)浮子表面時也會產(chǎn)生粘性力，其方向與上升力相同，當兩者的合力大于浮子的自重力時，浮子便會繼續(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減小，浮子上下端面的壓力差隨即會降低，因此作用于浮子的上升力與粘性力減小。在浮子移動過程中，當上升力、粘性力和重力相平衡時浮子便會靜止，保持在平衡位置，此時便可以讀出浮子的瞬時流量值。這就是稀硝酸專用流量計工作的基本原理—等壓力降原理。
2、流量方程
當流體流經(jīng)稀硝酸專用流量計錐形管時，浮子的上升高度與流量存在一定的對應(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?shù)刂亓铀俣龋瑔挝粸閙/s2。
（3）浮子的自重
當浮子受合力為零時處于平衡位置，有
進而得到
可以看出，浮子無論在什么位置保持平衡，流體的流速是個定值，因此，體積流量與環(huán)形流通面積成正比。則有體積流量計算公式：
其中： V q —體積流量，單位m/h；DF —流量計的環(huán)形流通面積，單位為m2。
3、刻度轉(zhuǎn)換方法
標準狀態(tài)下標定的稀硝酸專用流量計的介質(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
實際標定介質(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，實際標定介質(zhì)的體積流量與標準狀態(tài)下介質(zhì)的體積流量之間有下述關(guān)系：
當標準狀態(tài)下的標定介質(zhì)與實際標定時介。質(zhì)狀況比較接近，因此粘度相差不大時，可以不考慮浮子阻力系數(shù)的影響。因此有：
4、刻度轉(zhuǎn)換實例分析
實驗室現(xiàn)有一臺DN50 口徑，準確度等級為4.0 級，浮子材料為不銹鋼，標準狀態(tài)（20℃）下標定介質(zhì)為乙醇的稀硝酸專用流量計，其刻度流量范圍為（2~20）m/h。在實驗室條件下，由于條件限制只能用水流量標準裝置進行標定，裝置編號200904018，測量范圍為DN（15~50）mm，流量范圍為（0.12~60）m/h，先后使用標準表法和稱重法對該稀硝酸專用流量計的5m/h 流量點分別進行6 次標定。測量過程中水溫保持(23.1±0.1)℃，進水口處水壓保持在180kPa~195kPa 范圍。裝置使用標準表為電磁流量計，*一次測量標準表讀數(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。稱重法測量6次的數(shù)據(jù)分別為：*一次測量時間為61.28 秒，電子稱讀數(shù)為67.64kg，*二次測量時間為62.33 秒，電子稱讀數(shù)為68.08kg，*三次測量時間為61.99 秒，電子稱讀數(shù)為67.96kg，*四次測量時間為62.57 秒，電子稱讀數(shù)為68.44kg，*五次測量時間為62.45 秒，電子稱讀數(shù)為68.42kg，*六次測量時間為61.29 秒，電子稱讀數(shù)為67.69kg。
通過查技術(shù)手冊可知，乙醇密度為789.2kg/m，20℃時乙醇粘度為1.2×10-3Pa·s，水溫為23.1℃時水的密度為997.513kg/m，動力粘度為0.9358×10-3Pa·s，浮子材料為不銹鋼，密度為7920kg/m。
當浮子穩(wěn)定在平衡位置5m/h 處時，由標準表讀數(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)對流量的影響，另外還可以推算出刻度流量的理論計算值為：
由于該稀硝酸專用流量計的準確度等級為4.0 級，因此在5m/h 流量點換算后的流量取值范圍為3.84×（1±4%）m/h，即（3.69~3.99）m/h。通過上述實驗以及對試驗數(shù)據(jù)的分析可知，在介質(zhì)粘度相差不大時，可以對稀硝酸專用流量計刻度流量進行換算，其實驗結(jié)果滿足理論計算值的允許范圍。但是當實際標定的介質(zhì)與流量計出廠標定時介質(zhì)狀態(tài)相差較大時，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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