浮子流量計(jì)的改進(jìn)與研究

　　西安華恒儀表制造有限公司是掌握流量計(jì)、壓力變送器、密度計(jì)、液位計(jì)核心技術(shù)的儀表生產(chǎn)廠家。主要生產(chǎn)流量計(jì)/壓力變送器/密度計(jì)/液位計(jì)OEM（代工），擁有自主的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和生產(chǎn)線?？梢宰灾餮邪l(fā)設(shè)計(jì)滿足各行業(yè)、各環(huán)境下的高精度流量計(jì)。今天和大家分享一下浮子流量計(jì)的改進(jìn)與研究。

　　征曲線，通過對兩個(gè)浮子流量方程的比較和分析，解釋了以往浮子流量計(jì)流量方程推導(dǎo)中存在的概念混淆問。

　　最后指出改進(jìn)的浮子流量計(jì)流量方程與經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程在本質(zhì)上是相同的。

　　流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。

　　研究，根據(jù)理想流體伯努利方程推導(dǎo)出浮子節(jié)流差壓，并與流體的連續(xù)性方程聯(lián)解。同80100，等在推導(dǎo)過程中所列寫的浮子受力平衡方程式樣，他們把浮力項(xiàng)單獨(dú)列寫在等式中，同時(shí)在求解伯努利方程時(shí)忽略了浮子度，即勢能項(xiàng)的影響，最終推導(dǎo)出與30，8，等所得相同形式的浮子流量計(jì)流量方程，該公式就是專業(yè)教材和文獻(xiàn)中常用的經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程。

　　對于經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程的推導(dǎo)，李景鶴等1認(rèn)為在類比法中利用孔板流量計(jì)流量方程類比推導(dǎo)浮子流量計(jì)流量方程是不合理的，他認(rèn)為孔板流量計(jì)是水平安裝的流量裝置，推導(dǎo)中忽略了伯努利方程中的勢能項(xiàng)，而浮子流量計(jì)中的流體介質(zhì)是自下而上流動(dòng)的，所以對浮子流量計(jì)所列寫的伯努利方程，其勢能項(xiàng)不能忽略。而對于10等理論推導(dǎo)過程，他也認(rèn)為忽略浮子高度是不能夠接受的。

　　為了彌補(bǔ)忽略浮子高度而造成的誤差，李景鶴修正了推導(dǎo)過程中的伯努利公式浮子高度而引入浮子上下面的勢能項(xiàng)，又考慮了節(jié)流阻力損失2，從而得到了普遍浮子流量計(jì)流量方程，其中2是錐管中最小環(huán)隙處流速，根據(jù)浮子流量計(jì)受力平衡方程式，最終得到如下流量方程P轉(zhuǎn)子形狀因子P比較經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程式3與普遍浮子流量計(jì)流量方程式5，在不考慮壓力損失項(xiàng)2的情況小，方程中增加了個(gè)轉(zhuǎn)子形狀因子，為什么普遍浮子流量方程和經(jīng)典浮子流量方程在推導(dǎo)結(jié)果上會(huì)存在著差別，這是作者準(zhǔn)備回答的。

　　此外，浮子都具有定的體積和形狀，浮子的形狀特征直接影響著流量計(jì)流量方程的推導(dǎo)，在上述浮子流量計(jì)流量方程的推導(dǎo)過程中，所采用的浮子模型的最大迎流斷面總是位于浮子的頂部，23.由于浮子最大斷面與浮子的頂端斷面為同平面，所以在推導(dǎo)中都以最大迎流斷面等同于伯努利方程所選取的上斷面，但實(shí)際應(yīng)用中，浮子的最大斷面通常位于浮子中上部，2和2這說明現(xiàn)有浮子流量方程推導(dǎo)中所用的浮子模型缺乏普遍性，故在浮子流量計(jì)流量方程推導(dǎo)中要選用有代性的浮子形狀模型。

　　2對浮子流量計(jì)流量方程的改進(jìn)針對現(xiàn)有流量方程存在的問，對浮子流量計(jì)流量方程進(jìn)行重新推導(dǎo)，假定流體為等溫?zé)o粘不可壓縮流體。浮子流量計(jì)流場3.

　　按3列出流體流經(jīng)浮子斷面1與斷面2間的伯努利方程1.電子秤2.放水閥3.量器4.換向器5.噴嘴6.卡器7.浮子流量計(jì)8.過濾罐9.標(biāo)準(zhǔn)10.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。平衡罐12.控制柜13.進(jìn)水閥14.被校15.排污閥16.卡器17.支撐板P浮子上下面的壓力差斤3M浮子的高度0根據(jù)浮子流量計(jì)的工作原理，流體自下而上流過最小環(huán)隙面積斷面3時(shí)，流體流束收縮，經(jīng)過整流的該環(huán)隙流體速度剖面可以認(rèn)為是等值速度平面；同時(shí)由于流體的慣性作用，通過環(huán)隙的流束斷面面積繼續(xù)收縮然后再逐漸擴(kuò)大，故斷面2處的速度剖面是非線性的分布。為了斷面2處平均速度，假設(shè)k量綱的系數(shù)，是構(gòu)成流量系數(shù)的因子同時(shí)根據(jù)流體連續(xù)性方程，得將式89代入式7，得對于任意測定流量，浮子平衡于某相應(yīng)位置上。此時(shí)，浮子上下面的壓力差必然等于浮子重力，于是有浮子上下斷面的壓差幻浮子體積，浮子密度8加3當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?將式代入式10得到項(xiàng)就是浮子高度所引入的勢能項(xiàng)，整理可得斷面3處環(huán)隙速度己知環(huán)隙中流體的平均速度和環(huán)通面積，可以得到體積流量為了解決流體粘性與壓強(qiáng)分布的影響，在等式中引入由修正系數(shù)，該系數(shù)與少24才的乘積被定義為流量系數(shù)，即如果浮子流量計(jì)錐管入口的最小斷面等于浮子最大迎流斷面斗，則木=71加汐+爐加20，其中0為測量管的錐角。

　　3通過試驗(yàn)確定流量系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線浮子流量計(jì)流量方程中的流量系數(shù)決定于浮子形狀和雷諾數(shù)，其中雷諾數(shù)由最小環(huán)隙斷面上的沖流體粘性和節(jié)流環(huán)隙的特征尺度來決定，般情況下，流量方程中流量系數(shù)隨雷諾數(shù)變化的特征曲線及通過試驗(yàn)測定。4是試驗(yàn)標(biāo)定所用流量標(biāo)準(zhǔn)裝置意，該標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠分別使用稱重法和標(biāo)準(zhǔn)法對流量計(jì)進(jìn)行檢定，裝置采用水塔穩(wěn)壓36m，測量介質(zhì)為水，檢定水平安裝或豎直安裝的流量計(jì)，其準(zhǔn)確度為0.5.

　　試驗(yàn)中使用標(biāo)準(zhǔn)法對各個(gè)管徑不同流量的浮子流量計(jì)進(jìn)行了標(biāo)定，并比較了改進(jìn)的浮子流量方程與經(jīng)典浮子流量方程的流量系數(shù)特征曲線。由于浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)的多樣性，這里只選取口徑為50腿，流量范圍為0.4，4.0，138的浮子流量計(jì)為例說明，其中浮子形狀與錐管結(jié)構(gòu)3.根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果給出了改進(jìn)的浮子流量計(jì)流量方程與習(xí)用流量方程叫尺的曲線對比，5.

　　08習(xí)用浮子流，計(jì)流，公式新推導(dǎo)浮子流最計(jì)流量公式雷諾數(shù)辦103流量計(jì)流量方程的，及，曲線對比從5可以看到，兩種浮子流量計(jì)流量方程的叫及曲線發(fā)展趨勢致，即流量系數(shù)隨雷諾數(shù)增大而趨近于常值；但在相同雷諾數(shù)下，改進(jìn)的流量方程的流量系數(shù)要比習(xí)用流量方程的大些。

　　4對浮子流量計(jì)流量方程的進(jìn)步研究結(jié)合以上的試驗(yàn)結(jié)果，將改進(jìn)的浮子流量計(jì)流量方程與經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程進(jìn)行比較，簡單地從兩個(gè)方程的達(dá)式進(jìn)行分析它們的達(dá)式只存在著4項(xiàng)與項(xiàng)的區(qū)別，即改進(jìn)的浮子流量計(jì)流量方程中由浮子高度所產(chǎn)生的勢能差代替了經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程中浮子所受到的浮力；可以發(fā)現(xiàn)，如果在測量中所用浮子的形狀為規(guī)則的圓柱體，則兩個(gè)流量推導(dǎo)方程在形式上是相同的。

　　根據(jù)流體運(yùn)動(dòng)微分方程18方程可以知道，靜止均質(zhì)流體中的物體在重力場中所受到的流體作用力就等于浮力，而浮力其實(shí)就是浮子上下面的靜壓差合力，所以在浮子受力方程式2中考慮了浮子浮力的前提下，就不必在應(yīng)用伯努利方程時(shí)考慮浮子的勢能項(xiàng)，從而得到現(xiàn)有的經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程。上面的分析說明，經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程在推導(dǎo)過程中，不合理地使用了忽略浮子高度略，只是用浮子浮力了浮子流量計(jì)內(nèi)部處于靜止流場時(shí)浮子上下面所受到的壓差力。

　　在浮子流量計(jì)流量方程的推導(dǎo)中，并沒有把由于浮子本身高度所產(chǎn)生的靜壓差合力用浮子浮力來。由于經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程中的浮力項(xiàng)體現(xiàn)了浮子體積形狀的影響，而在改進(jìn)的浮子流量計(jì)流量方程中，浮子上下面靜壓差合力是利用伯努利方程的勢能項(xiàng)來計(jì)算的，由于伯努利方程本身是維方程，故靜壓差合力反映了浮子高度以及浮子最大斷面的影響，這樣就造成了經(jīng)典浮子流量方程與推導(dǎo)的方程在結(jié)果上有差別，但兩者在本質(zhì)上是致的。

　　根據(jù)以上分析，可以知道李景鶴在其普遍浮子流量計(jì)流量方程的推導(dǎo)過程中，錯(cuò)誤理解了關(guān)于忽略浮子高度而省略勢能項(xiàng)的含義，混淆了浮力與勢能項(xiàng)的關(guān)系，在浮子受力方程已考慮浮力的條件下，在伯努利方程中又重復(fù)計(jì)算了浮子勢能差，即浮子上下面所受到的靜壓差合力，從而導(dǎo)致該普遍浮子流量計(jì)流量方程理論推導(dǎo)的不當(dāng)。

　　此外，李景鶴在推導(dǎo)中考慮了影響流量變化的機(jī)械損耗因素而引入節(jié)流阻力損失項(xiàng)，該流量方程合理描述了浮子流量計(jì)的工作機(jī)理，提高了浮子流量計(jì)流量方程推導(dǎo)結(jié)果的合理性，但在實(shí)際應(yīng)用中，流量方程中的節(jié)流阻力損失系數(shù)很難確定，般要通過試驗(yàn)標(biāo)定才能獲得，這樣就增加了浮子流量計(jì)流量方程中需要確定的未知參數(shù)個(gè)數(shù)，而般情況下，節(jié)流阻力損失的影響可以用流量系數(shù)來，這樣只需要通過試驗(yàn)標(biāo)定來確定方程中唯的未知參數(shù)流量系數(shù)，就可獲得完整達(dá)的浮子流量計(jì)流量方程。

　　5結(jié)論對現(xiàn)有浮子流量計(jì)流量方程推導(dǎo)過程中所存在問進(jìn)行了研究，根據(jù)存在的問對浮子流量計(jì)流量方程進(jìn)行了重新推導(dǎo)。

　　改進(jìn)了浮子流量計(jì)流量方程，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)比較了流量方程修正前后的；特征曲線。

　　通過對改進(jìn)的浮子流量計(jì)流量方程與經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程的比較和分析，解釋了以往浮子流量計(jì)流量方程推導(dǎo)中存在的概念混淆問，最后指出改進(jìn)的浮子流量計(jì)流量方程與經(jīng)典浮子流量計(jì)流量方程在本質(zhì)上是相同的。

　　相信通過以上浮子流量計(jì)的改進(jìn)與研究的全部容，能夠使大家有一個(gè)較為全面的認(rèn)識，對選擇合適的液體流量計(jì)有所幫助。如有疑問，可以隨時(shí)聯(lián)系我們。