[提(ti)要]通過實(shi)驗研究，闡(chan)明了(le)粘度(du)對玻璃轉(zhuan)子流量計
的影(ying)響，歸納出(chu)aν/a-Re、a'/a-v及Qv'-v三(san)種粘度(du)修正方(fang)法，以及(ji)這(zhe)三種(zhong)修正方法(fa)的計算、應(ying)用和(he)優缺(que)點比較。
一(yi)、概述(shu)
玻璃(li)轉子流量(liang)計屬于(yu)恒(heng)壓降(jiang)儀表，其流(liu)量基(ji)本方程(cheng)式，可用類似(si)于孔闆的(de)Q=aF√△P來表(biao)示。根據該表的工(gong)作原理(li)可知,被(bei)測(ce)介質粘度(du)的(de)變(bian)化，對(dui)它的流量指示值有較大的影(ying)響。這就(jiu)是要進行玻(bo)璃轉子流(liu)量計(ji)粘(zhan)度(du)修正(zheng)的目(mu)的。
雖然流(liu)量計的結(jie)構參數、浮(fu)子(zi)形狀等(deng)等有可(ke)能改善(shan)粘度對示值的(de)影響，但本(ben)文不(bu)作重點叙述，這(zhe)裏就一(yi)定(ding)結構的儀(yi)表(biao)，通(tong)過實(shi)驗，歸(gui)納出(chu)幾種(zhong)可行(hang)的粘度修(xiu)正方法。這幾種(zhong)方法的應用以(yi)及它們各(ge)自的(de)優缺點，便于指(zhi)導今後玻(bo)璃轉(zhuan)子流(liu)量(liang)計(ji)粘度(du)修正方(fang)法(fa)的研究和(he)實際(ji)應用(yong)。
二、試驗設(she)備和試驗方法
1.試驗(yan)系統:
試驗(yan)是在(zai)系統精度分别(bie)爲±0.2%和±0.5%的水(shui)流量(liang)和油(you)流量試驗(yan)裝置上進(jin)行的，二者(zhe)均(jun)采用稱(cheng)重法。整個試驗(yan)裝置(zhi)，基本(ben)上由(you)水塔(ta)(或油(you)泵)，水(shui)池(或(huo)油池)、标準(zhun)秤、控制(zhi)台(tai)、計時(shi)器、自(zi)動(dong)加砝碼(ma)器(或人(ren)工(gong)加砝(fa)碼)、流(liu)量調節伐(fa)、溫度(du)計(ji)等部分(fen)組成，如圖(tu)一所(suo)示。
2.試驗參(can)數
(1)水(shui)流量試驗:溫度(du)爲25~35℃,壓力<2kgf/cm-2,粘(zhan)度近(jin)似于(yu)1csto
(2)油流(liu)量試(shi)驗:采用30#機(ji)油，油(you)壓≤3kgf/cm2油溫(wen)爲29~70℃，大緻(zhi)分成(cheng)30℃、40℃、50℃、70℃四檔，借以(yi)調節油(you)的粘度(du),粘度範圍(wei)15~70cst左右。
30#機油(you)的(de)ρ(密度)一(yi)t℃(溫度)及(ji)v(運(yun)動學粘度)-t℃的曲線分(fen)别見圖二、圖三(san)。
試驗方(fang)法(fa)是比(bi)較簡(jian)單的(de)，将玻(bo)璃轉(zhuan)子流量計(ji)先放(fang)在(zai)水(shui)流量(liang)試驗(yan)裝(zhuang)置上，按(an)錐管上的(de)刻度(du)，進行(hang)标定，得出(chu)每一(yi)刻度(du)下的(de)實際流量，然後(hou)再把它(ta)裝在油(you)流量(liang)校(xiao)驗裝置(zhi)上，按同樣(yang)的刻(ke)度，标(biao)出不同粘(zhan)度下的(de)油的實(shi)際流量。因爲油(you)的密度與(yu)水的(de)密度(du)不(bu)同(tong)，所以(yi)還需(xu)按下述公式進(jin)行(hang)密度修(xiu)正，以消(xiao)除(chu)密度不同(tong)造成的示(shi)值誤差。
式(shi)中:
Q---浮子在某一刻度(du)時的實際(ji)水流(liu)量;
Q'---不考慮粘度(du)影響，隻是(shi)考慮由于介質(油)的(de)密度(du)與(yu)水(shui)不同(tong)，而換算(suan)成(cheng)上述(shu)同一(yi)刻度(du)下介質(油)的實際流(liu)量，即修正(zheng)後的(de)油流(liu)量指示值(zhi);
ρ、ρt、ρ'_分别(bie)爲水、浮子材料(liao)及(ji)介質(油(you))的密度(du)。
-
試(shi)驗用轉子(zi)流量計的(de)規格品種見表(biao)1。
浮子形(xing)狀(見圖(tu)四所示)。
錐管形狀
錐(zhui)管編号LZB25-01、LZB25一(yi)02、
LZB25--03、LZB25--04、LZB25--05的形(xing)狀(zhuang)見圖五(wu)。
錐管(guan)編(bian)号605、606的形(xing)狀見(jian)圖六(liu)
三、修(xiu)正方法
經(jing)過上(shang)述試(shi)驗,得到一(yi)系列對應(ying)的流(liu)量計刻度下的(de)水和(he)粘(zhan)性介質(zhi)(油)的(de)實(shi)際流量(liang),即可(ke)繪成修正(zheng)曲線
該種(zhong)修正曲線(xian)，即以(yi)粘性(xing)流體(ti)的流(liu)量系數α´;與(yu)理想流體(ti)(沒有(you)粘性的流(liu)體,可(ke)用(yong)水(shui)來代(dai)替，以(yi)下均(jun)用水作爲理想(xiang)流體(ti)，不再另作(zuo)說明)的流量系數α之(zhi)比作爲縱(zong)座标，而以(yi)雷諾數Re作(zuo)爲橫座标(biao)來描(miao)繪的。
雷諾數Re用(yong)下式表示:
式中:.
Q---某刻(ke)度(du)值(zhi)下介(jie)質的流量(liang);
△F---某刻(ke)度值(zhi)處浮子和(he)錐管之間形成(cheng)的環(huan)隙面積;
D--在(zai)某刻(ke)度值處錐管的(de)内徑;
df一浮(fu)子的(de)最大(da)直徑(jing)。
以(3)、(4)式(shi)代(dai)入(ru)(2)式，即(ji)
得到Re的最後表(biao)示式
粘(zhan)度修正(zheng)系數(shu)應理解爲(wei)密度(du)相(xiang)同的粘(zhan)性流體與(yu)理想(xiang)流體在流量計(ji)的同(tong)一(yi)刻度指(zhi)示值(zhi)下(xia)，它們的(de)實際流量(liang)值之(zhi)比，也(ye)即，修正系(xi)數Ɛ等(deng)于(yu):
流(liu)體與(yu)理想(xiang)流(liu)體在流(liu)量計(ji)同(tong)一刻度值下(xia)的實際流(liu)量之比(bi)。
上(shang)述式(shi)中:.
F一(yi)浮子(zi)的最(zui)大截(jie)面積(ji);
V一浮子的(de)體積;
g一重(zhong)力加速(su)度。
理解(jie)這一點很重要(yao)，它可以幫(bang)助我(wo)們在(zai)進行實際(ji)粘度修正(zheng)試驗(yan)時，不(bu)必(bi)非去找(zhao)兩種密度(du)相同而一(yi)種是有粘(zhan)性的另(ling)一(yi)種是沒有(you)粘性介質(zhi)不可，而可以直(zhi)接用(yong)水和(he)另幾(ji)種有(you)粘性(xing)的介(jie)質來代替(ti)，在描(miao)繪曲(qu)線時不必(bi)考慮密度(du)的修(xiu)正，隻要根(gen)據玻璃轉子流量計(ji)的基(ji)本(ben)公式，通過試(shi)驗,求出ai、a就(jiu)行了。
這類(lei)修正(zheng)曲線如(ru)圖七。便(bian)如果知道(dao)了某(mou)種介(jie)質(zhi)流動它(ta)的使用(yong)也方北(bei)R.及此(ci)時浮(fu)子的(de)指示流(liu)量(liang)的，力下的(de)雷諾(nuo)數那(na)末根據(ju)上
變,由于橫座标不用(yong)Re而用v，因(yin)此(ci)流體的流(liu)速或(huo)者說(shuo)流體流量的影(ying)響和(he)粘(zhan)度(du)的影(ying)響及口徑(jing)的影(ying)響，已不能用單(dan)-的參量來(lai)表示。爲此(ci)，在描(miao)繪曲(qu)線時，必須(xu)考慮(lü)不同(tong)口(kou)徑和不(bu)同的(de)流量(liang)下(或者說(shuo)浮(fu)子在不(bu)同的位(wei)置)av/a--v的修(xiu)正情(qing)況(kuang)，這類修(xiu)正曲線的(de)描繪(hui)如八所(suo)示。
3.Q;-v修正(zheng)曲線
這(zhe)類(lei)修正(zheng)曲線的縱座标(biao)是以流量Q來表(biao);示的(de)(錐管(guan).上的(de)刻度流量(liang))，整個(ge)曲線的(de)描(miao)繪是(shi)按錐(zhui)管(guan)上(shang)的刻(ke)度流(liu)量(或(huo)浮子(zi)的位置)來區分(fen)的，也(ye)即一(yi)個刻(ke)度值(zhi)有(you)一(yi)條修(xiu)正曲(qu)線。應該注(zhu)意的是(shi)，在(zai)描述(shu)粘性(xing)介質的流(liu)量時，将粘(zhan)性介質的(de)流量進行(hang)密度修正(zheng)後，才(cai)能描(miao)述在曲線(xian)圖上。
即(ji)将測得(de)的流量(liang)Q;按(an)下式(shi)計算得到(dao)的Q值(zhi)描在曲(qu)線圖上(shang)。
如果(guo)粘性介，質的密(mi)度與(yu)水是(shi)一樣的，那就無(wu)需進(jin)行密(mi)度修(xiu)正，可(ke)以(yi)将(jiang)得到(dao)的流(liu)量直接描(miao)繪在(zai)曲線(xian)圖上。此類修(xiu)正曲線(xian)見圖九(jiu)。
這(zhe)類修(xiu)正曲(qu)線在實際(ji)應用(yong)時相(xiang)當方(fang)便，隻(zhi)要知道介(jie)質的(de)粘度v和浮子的(de)刻(ke)度位置(zhi),.立即可(ke)以(yi)從曲(qu)線上(shang)讀(du)取它的(de)流量Qi。如果
四、修(xiu)正方(fang)法的比較(jiao).
這三(san)種(zhong)修(xiu)正曲(qu)線有(you)它(ta)各(ge)自的(de)特點，根(gen)據(ju)具體(ti)情況(kuang)加(jia)以(yi)具體(ti)應用。α´v/a--Re修正(zheng)曲線(xian)看起(qi)來是比較(jiao)簡單的。一(yi)種形狀的(de)浮(fu)子幾乎(hu):隻要-根修(xiu)正曲線就能(neng)表示了(le)，因爲橫座标采(cai)用了雷諾數Re這(zhe)一綜合性(xing)量，因(yin)此曲(qu)線的形狀(zhuang)将能綜合(he)性的(de)反映有關參數(shu)如流量Q、粘(zhan)度v及(ji)尺寸(cun)等對粘度(du)修正的影(ying)響。另(ling)外也(ye)能(neng)非常方(fang)便的比較各種浮子的形狀和(he)有關(guan)參數(shu)對粘(zhan)度修正的(de)影響(xiang)。因而(er)這(zhe)類(lei)曲線(xian)對于改(gai)進玻璃(li)轉子(zi)流量(liang)計的(de)設計，指導合理(li)的選(xuan)擇流(liu)量計(ji)的結(jie)構參數，有(you)着非常(chang)重(zhong)要的(de)意義(yi)，但作實際(ji)修正(zheng)應(ying)用比較(jiao)麻煩，因雷諾數(shu)Re中含(han)有流(liu)量Q，而(er)Q又是未知量。這(zhe)種修正(zheng)方(fang)法的(de)另一(yi)個(ge)缺點是(shi)沒有考慮(lü)流量系數(shu)a受浮(fu)子的(de)位置變化(hua)而有(you)所變(bian)化(hua)這一因(yin)素，因此(ci)，從(cong)實驗(yan)結果發(fa)現，繪制(zhi)這類(lei)曲線(xian)時，粘度修正(zheng)系數的(de)分散(san)性較(jiao)大，在Re=0.5~250範圍内，最(zui)大的(de)分散度(du)可達±5%左右。
α´v/a曲線(xian)是克服(fu)。α´v/a-Re的缺點(dian)而(er)繪a制的。橫(heng)座标以v代(dai)替Re,故(gu)可(ke)不(bu)需預(yu)知要(yao)求的實際(ji)流量(liang)。但這(zhe)種修(xiu)正曲(qu)線(xian)也(ye)不夠(gou)理想(xiang)，因爲得到(dao)的修(xiu)正數(shu)α´v/a不直(zhi)觀地反映(ying)出變化的流量值，尚(shang)需進行(hang)一(yi)系列(lie)的運(yun)算，才(cai)能求(qiu)得實際流(liu)量。再說在繪制(zhi)修正(zheng)曲線時，求(qiu)取α´v/a一也是比(bi)較麻煩(fan)的。此外,從(cong)圖五(wu)中也(ye)可(ke)看出,在(zai)低粘(zhan)度(du)時(shi)，幾條(tiao)曲線(xian)相(xiang)彙于一(yi)起，因(yin)而查(cha)表精(jing)度也不高。
至于(yu)Q´v-v修正曲(qu)線，這種(zhong)方法(fa)在實際使(shi)用中是比(bi)較方(fang)便的，它有制作(zuo)簡單(dan)、修(xiu)正方便(bian)、直觀易懂等特(te)點，此外(wai)，因(yin)爲它是按照浮(fu)子的(de)位置來描繪一族曲(qu)線(xian)的，所以(yi)考慮了(le)浮(fu)子位置對(dui)粘度修正(zheng)的影響。根(gen)據對(dui)五台(tai)φ25mmA型浮子測(ce)試結果，最大偏差(在(zai)同(tong)一(yi)v值下(xia))爲±12開,故最大分散度約(yue)爲±2%。其中(zhong)尚且包括了由(you)于測溫位暨,得(de)子的跳動(dong)和試(shi)驗介(jie)質ρ-t℃比(bi)曲線(xian)等所(suo)造成(cheng)的誤差。這種(zhong)方法的(de)缺點(dian)是繪(hui)制的(de)粘度修正(zheng)曲線(xian)多，工(gong)作量大。
五(wu)、結論
玻璃(li)轉子(zi)流量計(ji)的(de)确是一種(zhong)對被(bei)測介(jie)質粘度(du)比(bi)較敏(min)感的(de)儀表(biao)，因此(ci)，粘度修正是必要的(de)。但是粘度(du)對示值的(de)影響并不是完全-樣(yang)的,它除了(le)與粘(zhan)度本(ben)身的大小(xiao)有關外,還與流(liu)量計口(kou)徑的大(da)小，流(liu)量的(de)大小(xiao)及浮(fu)子結構型(xing)式和具體(ti)的參數有(you)關，表(biao)2、表3所(suo)列的試(shi)驗(yan)結果(guo)充分(fen)說明(ming)了這(zhe)一點，也(ye)就是說(shuo),正确(que)的選擇浮(fu)子的形狀(zhuang)和結(jie)構參數(shu)，,可(ke)以減(jian)小粘度對(dui)玻璃(li)轉子流量計示(shi)值的影響(xiang)，因此(ci)如何合(he)理的選(xuan)擇流量計(ji)浮子(zi)的形(xing)狀和(he)設計(ji)合理的結(jie)構參(can)數是需要進--步(bu)研究的，其(qi)次說明流(liu)量計(ji)的結(jie)構和參(can)數如果(guo)選擇(ze)得(de)較爲合(he)理的(de)話，那(na)末，粘(zhan)度不(bu)大(da)的流體(ti)，隻是對小口徑或小(xiao)流量(liang)的示(shi)值才有影響，較(jiao)大口(kou)徑或較大(da)流量時，影響不大，可以不必修(xiu)正而(er)仍能(neng)保持在一(yi)定(ding)的精度(du)要求(qiu)之内。
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