[提要]通過實(shí)驗(yàn)研究，闡明了粘度對(duì)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的影響，歸納出aν/a-Re、a'/a-v及Qv'-v三種粘度修正方法，以及這三種修正方法的計(jì)算、應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)比較。
一、概述
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)屬于恒壓降儀表，其流量基本方程式，可用類似于孔板的Q=aF√△P來表示。根據(jù)該表的工作原理可知,被測(cè)介質(zhì)粘度的變化，對(duì)它的流量指示值有較大的影響。這就是要進(jìn)行玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)粘度修正的目的。
雖然流量計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、浮子形狀等等有可能改善粘度對(duì)示值的影響，但本文不作重點(diǎn)敘述，這里就一定結(jié)構(gòu)的儀表，通過實(shí)驗(yàn)，歸納出幾種可行的粘度修正方法。這幾種方法的應(yīng)用以及它們各自的優(yōu)缺點(diǎn)，便于指導(dǎo)今后玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)粘度修正方法的研究和實(shí)際應(yīng)用。
二、試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法
1.試驗(yàn)系統(tǒng):
試驗(yàn)是在系統(tǒng)精度分別為±0.2%和±0.5%的水流量和油流量試驗(yàn)裝置上進(jìn)行的，二者均采用稱重法。整個(gè)試驗(yàn)裝置，基本上由水塔(或油泵)，水池(或油池)、標(biāo)準(zhǔn)秤、控制臺(tái)、計(jì)時(shí)器、自動(dòng)加砝碼器(或人工加砝碼)、流量調(diào)節(jié)伐、溫度計(jì)等部分組成，如圖一所示。
2.試驗(yàn)參數(shù)
(1)水流量試驗(yàn):溫度為25~35℃,壓力<2kgf/cm-2,粘度近似于1csto
(2)油流量試驗(yàn):采用30#機(jī)油，油壓≤3kgf/cm2油溫為29~70℃，大致分成30℃、40℃、50℃、70℃四檔，借以調(diào)節(jié)油的粘度,粘度范圍15~70cst左右。
30#機(jī)油的ρ(密度)一t℃(溫度)及v(運(yùn)動(dòng)學(xué)粘度)-t℃的曲線分別見圖二、圖三。
試驗(yàn)方法是比較簡(jiǎn)單的，將玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)先放在水流量試驗(yàn)裝置上，按錐管上的刻度，進(jìn)行標(biāo)定，得出每一刻度下的實(shí)際流量，然后再把它裝在油流量校驗(yàn)裝置上，按同樣的刻度，標(biāo)出不同粘度下的油的實(shí)際流量。因?yàn)橛偷拿芏扰c水的密度不同，所以還需按下述公式進(jìn)行密度修正，以消除密度不同造成的示值誤差。
式中:
Q---浮子在某一刻度時(shí)的實(shí)際水流量;
Q'---不考慮粘度影響，只是考慮由于介質(zhì)(油)的密度與水不同，而換算成上述同一刻度下介質(zhì)(油)的實(shí)際流量，即修正后的油流量指示值;
ρ、ρt、ρ'_分別為水、浮子材料及介質(zhì)(油)的密度。
- 試驗(yàn)用轉(zhuǎn)子流量計(jì)的規(guī)格品種見表1。
浮子形狀(見圖四所示)。
錐管形狀
錐管編號(hào)LZB25-01、LZB25一02、
LZB25--03、LZB25--04、LZB25--05的形狀見圖五。
錐管編號(hào)605、606的形狀見圖六
三、修正方法
經(jīng)過上述試驗(yàn),得到一系列對(duì)應(yīng)的流量計(jì)刻度下的水和粘性介質(zhì)(油)的實(shí)際流量,即可繪成修正曲線
該種修正曲線，即以粘性流體的流量系數(shù)α´;與理想流體(沒有粘性的流體,可用水來代替，以下均用水作為理想流體，不再另作說明)的流量系數(shù)α之比作為縱座標(biāo)，而以雷諾數(shù)Re作為橫座標(biāo)來描繪的。
雷諾數(shù)Re用下式表示:
式中:.
Q---某刻度值下介質(zhì)的流量;
△F---某刻度值處浮子和錐管之間形成的環(huán)隙面積;
D--在某刻度值處錐管的內(nèi)徑;
df一浮子的最大直徑。
以(3)、(4)式代入(2)式，即
得到Re的最后表示式
粘度修正系數(shù)應(yīng)理解為密度相同的粘性流體與理想流體在流量計(jì)的同一刻度指示值下，它們的實(shí)際流量值之比，也即，修正系數(shù)Ɛ等于:
流體與理想流體在流量計(jì)同一刻度值下的實(shí)際流量之比。
上述式中:.
F一浮子的最大截面積;
V一浮子的體積;
g一重力加速度。
理解這一點(diǎn)很重要，它可以幫助我們?cè)谶M(jìn)行實(shí)際粘度修正試驗(yàn)時(shí)，不必非去找兩種密度相同而一種是有粘性的另一種是沒有粘性介質(zhì)不可，而可以直接用水和另幾種有粘性的介質(zhì)來代替，在描繪曲線時(shí)不必考慮密度的修正，只要根據(jù)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的基本公式，通過試驗(yàn),求出ai、a就行了。
這類修正曲線如圖七。便如果知道了某種介質(zhì)流動(dòng)它的使用也方北R.及此時(shí)浮子的指示流量的，力下的雷諾數(shù)那末根據(jù)上
變,由于橫座標(biāo)不用Re而用v，因此流體的流速或者說流體流量的影響和粘度的影響及口徑的影響，已不能用單-的參量來表示。為此，在描繪曲線時(shí)，必須考慮不同口徑和不同的流量下(或者說浮子在不同的位置)av/a--v的修正情況，這類修正曲線的描繪如八所示。
3.Q;-v修正曲線
這類修正曲線的縱座標(biāo)是以流量Q來表;示的(錐管.上的刻度流量)，整個(gè)曲線的描繪是按錐管上的刻度流量(或浮子的位置)來區(qū)分的，也即一個(gè)刻度值有一條修正曲線。應(yīng)該注意的是，在描述粘性介質(zhì)的流量時(shí)，將粘性介質(zhì)的流量進(jìn)行密度修正后，才能描述在曲線圖上。
即將測(cè)得的流量Q;按下式計(jì)算得到的Q值描在曲線圖上。
如果粘性介，質(zhì)的密度與水是一樣的，那就無需進(jìn)行密度修正，可以將得到的流量直接描繪在曲線圖上。此類修正曲線見圖九。
這類修正曲線在實(shí)際應(yīng)用時(shí)相當(dāng)方便，只要知道介質(zhì)的粘度v和浮子的刻度位置,.立即可以從曲線上讀取它的流量Qi。如果
四、修正方法的比較.
這三種修正曲線有它各自的特點(diǎn)，根據(jù)具體情況加以具體應(yīng)用。α´v/a--Re修正曲線看起來是比較簡(jiǎn)單的。一種形狀的浮子幾乎:只要-根修正曲線就能表示了，因?yàn)闄M座標(biāo)采用了雷諾數(shù)Re這一綜合性量，因此曲線的形狀將能綜合性的反映有關(guān)參數(shù)如流量Q、粘度v及尺寸等對(duì)粘度修正的影響。另外也能非常方便的比較各種浮子的形狀和有關(guān)參數(shù)對(duì)粘度修正的影響。因而這類曲線對(duì)于改進(jìn)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的設(shè)計(jì)，指導(dǎo)合理的選擇流量計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，有著非常重要的意義，但作實(shí)際修正應(yīng)用比較麻煩，因雷諾數(shù)Re中含有流量Q，而Q又是未知量。這種修正方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是沒有考慮流量系數(shù)a受浮子的位置變化而有所變化這一因素，因此，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，繪制這類曲線時(shí)，粘度修正系數(shù)的分散性較大，在Re=0.5~250范圍內(nèi)，最大的分散度可達(dá)±5%左右。
α´v/a曲線是克服。α´v/a-Re的缺點(diǎn)而繪a制的。橫座標(biāo)以v代替Re,故可不需預(yù)知要求的實(shí)際流量。但這種修正曲線也不夠理想，因?yàn)榈玫降男拚龜?shù)α´v/a不直觀地反映出變化的流量值，尚需進(jìn)行一系列的運(yùn)算，才能求得實(shí)際流量。再說在繪制修正曲線時(shí)，求取α´v/a一也是比較麻煩的。此外,從圖五中也可看出,在低粘度時(shí)，幾條曲線相匯于一起，因而查表精度也不高。
至于Q´v-v修正曲線，這種方法在實(shí)際使用中是比較方便的，它有制作簡(jiǎn)單、修正方便、直觀易懂等特點(diǎn)，此外，因?yàn)樗前凑崭∽拥奈恢脕砻枥L一族曲線的，所以考慮了浮子位置對(duì)粘度修正的影響。根據(jù)對(duì)五臺(tái)φ25mmA型浮子測(cè)試結(jié)果，最大偏差(在同一v值下)為±12開,故最大分散度約為±2%。其中尚且包括了由于測(cè)溫位暨,得子的跳動(dòng)和試驗(yàn)介質(zhì)ρ-t℃比曲線等所造成的誤差。這種方法的缺點(diǎn)是繪制的粘度修正曲線多，工作量大。
五、結(jié)論
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的確是一種對(duì)被測(cè)介質(zhì)粘度比較敏感的儀表，因此，粘度修正是必要的。但是粘度對(duì)示值的影響并不是完全-樣的,它除了與粘度本身的大小有關(guān)外,還與流量計(jì)口徑的大小，流量的大小及浮子結(jié)構(gòu)型式和具體的參數(shù)有關(guān)，表2、表3所列的試驗(yàn)結(jié)果充分說明了這一點(diǎn)，也就是說,正確的選擇浮子的形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)，,可以減小粘度對(duì)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)示值的影響，因此如何合理的選擇流量計(jì)浮子的形狀和設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)是需要進(jìn)--步研究的，其次說明流量計(jì)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)如果選擇得較為合理的話，那末，粘度不大的流體，只是對(duì)小口徑或小流量的示值才有影響，較大口徑或較大流量時(shí)，影響不大，可以不必修正而仍能保持在一定的精度要求之內(nèi)。
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