雙氧水管（guǎn）道流量計在使用中刻度轉換問題的實例分析

雙氧水管道流量計的刻度一般是在出廠時（shí）用水、空氣或者其他介質在標準狀態下進行標定的；另（lìng）外，在實驗室的檢定過程中，由於環境影（yǐng）響以及實驗條件的限製（zhì），實際檢定條件一般也達不到流量計標定狀態，因（yīn）此為了能夠在實驗（yàn）室狀態對流量（liàng）計進行檢定，就需要對實驗條件下標定的流量計（jì）進行刻度流量的換算。
1、工作原理
雙氧水管道流量計是在一個錐形管內裝有上下（xià）移動的浮子，並且始（shǐ）終保持浮子（zǐ）前後壓降不變（biàn），通過改變浮子與錐（zhuī）形管壁之間的流通麵積來改變流（liú）量，因此也稱為恒壓降（jiàng）流量計或變麵積流量計 。當流體流經錐形（xíng）管時（shí），由於浮（fú）子的節流降壓作用，在浮子的上下遊產（chǎn）生（shēng）一個壓力降，此壓力降與浮子*大截麵（miàn）積的乘積即為浮子受到的上升力，同時由於被（bèi）測流體流經浮子表麵時也會產生粘性力，其方向與上升力相同，當兩（liǎng）者的合（hé）力大於浮子的自重力時，浮子便會繼續上（shàng）升；然而隨（suí）著浮子的上升浮子與錐形（xíng）管壁之間的環隙麵積的增大，相同流量下流體流速便會減小，浮（fú）子上下端麵的壓力差隨（suí）即會降低，因此作用於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（lì）和（hé）重力相平衡時浮子便會靜止，保（bǎo）持在平衡位置，此時便可以讀出（chū）浮子的瞬時流（liú）量值。這就是雙氧水（shuǐ）管道流量（liàng）計工作的基本原理—等壓力降原（yuán）理。
2、流量方程
當流體（tǐ）流經雙氧水管道流量計錐形管時，浮子（zǐ）的上升（shēng）高度與流（liú）量存在一定的對應關係（xì）。在一定流（liú）量下浮子（zǐ）受合力為零，保持在平衡位置，根據力平衡進行分（fèn）析：（1）浮子受到的上升力F1。浮子上下（xià）遊壓力差&p與（yǔ）環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 為浮子的迎流麵積（jī），單位為m2，u 為流體的流速，單位為m/s， r 為流體（tǐ）密度（dù），單位（wèi）為kg/m，C 為阻力係數，無量綱，受介質粘度以及浮形（xíng）狀等因（yīn）素影（yǐng）響。（2）浮子所受浮力（lì）是流體密度與浮子體積的函數，有

，式中：f V 為浮子的體（tǐ）積，單位為m，g 為當地重力加速度，單位為m/s2。
（3）浮子的自重

當浮子受合力為零時（shí）處於平衡位置，有

進而得到

可以看出，浮子無論在什麽位置保持平衡，流體的流速是個定值，因（yīn）此，體積流量與環形流通麵積成正比。則有體積流量計算公式：

其中： V q —體積流量，單（dān）位（wèi）m/h；DF —流量計的環形流（liú）通麵積，單（dān）位為m2。
3、刻度轉換方法
標準狀態下標定的雙氧水管（guǎn）道流量計的介質密度、阻（zǔ）力係（xì）數、體積流量分（fèn）別用0 、0 C 、q0 表示，則體積（jī）流（liú）量可表示（shì）為

實際標定介質的密度（dù）、浮子阻力（lì）係（xì）數、體積流量用（yòng）C 、q 表示，則體積流量為

因此，實際標定介質的體積流量與標準狀態下介質的體積流量之間有下述關係：

當標準（zhǔn）狀態下的標定介質與實際標定時介（jiè）。質狀況比較接近，因（yīn）此粘度相差（chà）不大時，可以不（bú）考慮浮子阻力係（xì）數的影響。因此有：

4、刻度轉換實例分析
實驗室現有一台DN50 口徑，準確度等級為（wéi）4.0 級，浮子材料為不（bú）鏽鋼，標準狀態（tài）（20℃）下標（biāo）定（dìng）介質為乙醇（chún）的雙（shuāng）氧水（shuǐ）管道流量計，其刻（kè）度流量範圍為（2~20）m/h。在實驗室（shì）條件下，由於條件限製隻能用水流量標準裝置進行標定，裝置（zhì）編號200904018，測量範圍為DN（15~50）mm，流量範圍（wéi）為（0.12~60）m/h，先後使用標準表法和稱重法對該雙氧水管道流量（liàng）計的5m/h 流量點分（fèn）別進行6 次標定。測量過程中水溫保持(23.1±0.1)℃，進水口（kǒu）處水壓保（bǎo）持在180kPa~195kPa 範圍。裝置使用標準表為電磁流量計，*一次測量標準表讀數為3.914 m/h，*二次為3.918 m/h，*三次為（wéi）3.917 m/h，*四次為3.920m/h，*五次（cì）為3.919 m/h，*六次為3.916 m/h。稱（chēng）重法測量（liàng）6次的（de）數據分別為：*一次測量時間為61.28 秒，電子稱讀（dú）數為67.64kg，*二次測量（liàng）時間為62.33 秒（miǎo），電（diàn）子稱讀（dú）數為68.08kg，*三（sān）次測量時（shí）間為61.99 秒，電子稱讀數（shù）為67.96kg，*四（sì）次（cì）測量時間為62.57 秒（miǎo），電子稱讀數為68.44kg，*五次測量時間為62.45 秒，電子稱讀數為68.42kg，*六次測量時間為61.29 秒，電子稱讀（dú）數為67.69kg。
通過查（chá）技術手（shǒu）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（dù）為0.9358×10-3Pa·s，浮子材料為不鏽鋼，密度為（wéi）7920kg/m。
當（dāng）浮子穩定在平衡位置5m/h 處時，由（yóu）標準（zhǔn）表（biǎo）讀數得出流量（liàng）平均（jun1）值（zhí）為q1=3.92m/h。由電子稱的讀數得出稱重法流量平均值為q2=3.96m/h。另外，兩種介質的粘度相差不大，因（yīn）此可以不考慮兩種介質中浮子的阻力係數對流量的影響，另外還可以推算出刻度（dù）流量的理論計算值為：

由於該雙氧水（shuǐ）管道（dào）流量計的準確度等級為4.0 級，因（yīn）此在5m/h 流量點換（huàn）算後的流量取值（zhí）範圍為（wéi）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據的分（fèn）析可知，在介質粘度相差不大時，可（kě）以對（duì）雙氧（yǎng）水管道流（liú）量（liàng）計刻度流量進行換算，其（qí）實驗結果（guǒ）滿足理論計算值的允（yǔn）許範圍。但是當實際（jì）標定的介（jiè）質與流量計出（chū）廠標定時介質狀（zhuàng）態相差較大時，浮子阻力係數的影響不能忽略，則需要考慮介質粘度的影響。

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