本(běn)文應用(yòng)流體力(li)學有關(guan)理論探(tan)讨了介(jiè)質粘性(xing)時轉子(zi)流量計(jì)
示值影(yǐng)響的基(jī)本規律(lü),并以甘(gān)油水溶(róng)液爲工(gong)作介質(zhi),在流量(liàng)标準裝(zhuāng)置上獲(huo)得了LZB,10,6三(sān)種轉子(zǐ)流量計(ji)統一的(de)粘性❗修(xiū)正公式(shi)。結果表(biao)明結果(guǒ)的趨勢(shi)基本一(yi)緻,統一(yī)👈的拈性(xìng)修正公(gōng)式與實(shi)驗值的(de)最大偏(pian)差爲3.3%。
轉(zhuǎn)子流量(liang)計由于(yu)具有結(jié)構簡單(dan)、成本低(di)、使用方(fāng)便、量程(chéng)範圍寬(kuan)等優點(diǎn),廣泛地(di)應用于(yu)工業生(sheng)産及科(ke)學研究(jiū)中,但是(shì)轉子流(liú)量計的(de)使用如(rú)同其他(tā)流量計(ji)一樣,遇(yù)到标定(dìng)介質與(yu)使用介(jiè)質粘性(xing)不一緻(zhì)的問題(ti).即轉子(zǐ)流量計(jì)在标定(dìng)條件下(xia)使用㊙️标(biāo)定介質(zhì)所獲得(de)的刻度(du)流量,當(dang)使用在(zài)實際工(gōng)作條件(jiàn)下工✏️作(zuò)介質的(de)粘👈性與(yu)标定介(jiè)質不同(tóng)時,它的(de)刻度應(ying)當❤️作如(rú)何修正(zheng).對于這(zhe)個問題(ti),國内外(wai)許多學(xue)者作了(le)大量的(de)研究.這(zhe)些研究(jiū)從方法(fǎ)上講可(kě)分㊙️爲兩(liang)大類,一(yi)類着重(zhong)于盡可(ke)能地🏃♀️消(xiao)除粘性(xing)影響的(de)新型㊙️浮(fú)子的設(shè)計t’l,以期(qi)避開由(yóu)于标定(dìng)介質與(yu)工作介(jie)質粘性(xing)不同引(yǐn)起的示(shi)值修正(zhèng);另一🐉類(lei)研究則(ze)是着眼(yǎn)于對現(xian)有的轉(zhuǎn)子流量(liang)計通過(guo)試驗🤞找(zhao)出其粘(zhān)性修正(zhèng)曲線,獲(huo)得在⭐不(bú)同粘性(xing)的工作(zuo)介質🔱下(xia)流量的(de)轉換關(guān)系〔“~6].
上述(shù)兩種方(fang)法對轉(zhuan)子流量(liàng)計粘性(xing)影響的(de)研究有(you)🌈一定的(de)🌂推動作(zuò)用,但從(cóng)目前的(de)工作來(lai)看尚存(cún)在一定(ding)的問題(ti).采用第(dì)一種方(fāng)法,可以(yǐ)找到一(yi)種粘性(xìng)影響減(jian)小很多(duo)的浮子(zǐ),如盤形(xing)浮♻️子的(de)粘性影(yǐng)響即爲(wei)老式浮(fu)子❌的25%,但(dan)盤形浮(fú)子重量(liang)小,這樣(yàng)轉子流(liú)量計🔞的(de)量程也(ye)小,無法(fǎ)用于實(shí)際生産(chǎn)。此外,盡(jìn)管盤形(xíng)浮🛀子的(de)粘性影(yǐng)👣響極大(dà)地降低(di),但問題(ti)是仍然(ran)存✂️在粘(zhan)🤩性影響(xiang),因此還(hái)是要尋(xún)求粘性(xing)影響的(de)修正.對(dui)第二種(zhǒng)方法,目(mu)前大都(dōu)用機油(you)作工作(zuo)介質,并(bing)用加溫(wēn)改變粘(zhān)性的辦(bàn)法來獲(huò)得實驗(yàn)曲線.衆(zhōng)所周知(zhi),采用對(duì)機油加(jiā)溫的辦(ban)法,實際(ji)上改變(biàn)了介質(zhi)的3個參(cān)數,即溫(wēn)度、粘度(dù)、密度。這(zhè)3個對轉(zhuan)子流量(liàng)計有影(yǐng)響的參(can)數㊙️中,密(mì)度的影(yǐng)響是可(kě)以區分(fen)出來🏃♀️的(de);但是溫(wen)度與粘(zhan)🔅度的影(ying)響互相(xiàng)交叉,很(hen)難區分(fèn)。因此由(you)這些實(shi)驗得到(dào)的結果(guǒ),實際上(shàng)至少是(shi)兩個因(yin)素🌐影響(xiǎng)的綜合(he),不💋能獲(huo)得介質(zhì)粘性這(zhè)單一因(yīn)素對轉(zhuǎn)子流量(liàng)計示值(zhi)的影響(xiǎng)及其❓修(xiū)正.迄今(jin)爲止的(de)上述兩(liang)個方面(miàn)的研究(jiu)還有一(yi)個問題(tí)是均爲(wèi)實驗研(yán)究,理論(lun)研究偏(pian)少.鑒于(yu)上述情(qíng)況,本文(wen)拟運用(yòng)流體力(li)學基本(běn)理論,分(fèn)析轉子(zi)的運動(dòng),導出轉(zhuan)子流量(liàng)計的數(shu)學‼️模型(xing),從👣而得(dé)出轉子(zǐ)流量計(jì)粘性修(xiu)正的理(lǐ)論曲線(xiàn)。在實驗(yan)中✊采用(yong)不同濃(nóng)度的甘(gān)油作介(jie)質并将(jiang)實驗結(jié)果進行(háng)密度修(xiū)正,得到(dao)以理論(lùn)爲基礎(chu),經實驗(yàn)驗證的(de)轉子流(liú)量⛹🏻♀️計粘(zhān)性修正(zhèng)公式.
1轉(zhuǎn)子流量(liàng)計的數(shù)學模型(xíng)
轉子流(liú)量計的(de)轉子在(zai)處于某(mou)一平衡(héng)位置時(shi)受到下(xià)述幾個(ge)👨❤️👨力的作(zuo)用(見圖(tu)1):自上而(er)下的力(li)
a.浮子重(zhong)力Gf=ρfVfg
式中(zhōng)ρf—浮子的(de)平均密(mi)度
Vf—浮子(zǐ)的體積(jī)g
g—當地重(zhong)力加速(sù)度
b.流體(ti)對浮子(zǐ)頂部的(de)壓力p2
自(zì)下而上(shàng)的力
a.浮(fú)子所受(shòu)的浮力(li)
Ff=pVfg
式中ρ—介(jiè)質的密(mi)度
b.流體(tǐ)對浮子(zǐ)底部的(de)壓力p1
c.浮(fú)子與被(bei)測介質(zhi)的粘性(xìng)摩擦力(lì)N,這個力(li)有兩個(gè)分🔴量N,與(yǔ)🛀🏻N2,鑒于錐(zhuī)管及浮(fú)子的軸(zhou)對稱性(xìng),N,自相平(ping)衡.
浮子(zi)在平衡(heng)位置時(shí)的力平(ping)衡方程(cheng)爲
P1S+N2+F1=P2S+G (1)
即(P1- P2) S+ N2=(ρf-ρ)Vfg (2)
式(shì)中S—浮子(zǐ)最大截(jié)面積
浮(fu)子處在(zài)任一平(píng)衡位置(zhì)時P1- P2爲常(chang)數,因此(cǐ)從式(2)有(you)Nz=const?? (3)
假設浮(fú)子處于(yu)某一平(píng)衡位置(zhi)時,浮子(zǐ)與管壁(bi)間流體(ti)流動爲(wei)層流,有(you)
式中t—流(liu)動流體(tǐ)的切應(ying)力
m—介質(zhi)粘度
u—r方(fang)向流體(tǐ)速度分(fèn)量
uz—Z方向(xiàng)流體速(su)度分量(liàng)
對錐管(guǎn)錐度較(jiào)小的轉(zhuan)子流量(liàng)計有
從(cóng)式(16)即可(ke)由已知(zhī)粘度爲(wèi)m1的介質(zhi),其通過(guo)轉子流(liú)量計流(liu)💋量爲Q,浮(fú)子最大(da)橫截面(mian)所在平(píng)面錐管(guǎn)半徑爲(wèi)💃RI2max的情形(xing)時🐅;求得(de)粘度爲(wei)m2的介質(zhì),流量同(tong)樣爲Q時(shí),浮子最(zuì)大橫截(jié)面所在(zai)平面錐(zhuī)管的半(ban)徑爲RII2max.由(yóu)此即可(kě)知道浮(fu)子的相(xiang)應位置(zhì),從而求(qiú)得粘度(dù)爲産:的(de)介質通(tōng)⭐過錐管(guǎn)時的流(liu)量與浮(fú)子位置(zhì)的關系(xì)。再與已(yi)知的召(zhao):介質的(de)流量與(yǔ)浮子位(wei)置關系(xi)曲線比(bǐ)較,即可(ke)獲得轉(zhuǎn)子流❤️量(liang)計的粘(zhān)度修正(zheng)曲線。
理(li)論計算(suan)結果見(jiàn)圖2,3,4的虛(xu)線.從圖(tu)中可以(yi)看出:随(sui)着介質(zhì)粘度的(de)👉上升,介(jie)質流量(liàng)明顯下(xià)降.這是(shi)因爲在(zai)介質粘(zhān)度上升(sheng)的同時(shí),浮🌈子爲(wei)了保持(chi)其粘性(xìng)阻力的(de)不變性(xìng)而減小(xiǎo)速度🔱的(de)徑向梯(tī)度,導緻(zhi)介質流(liu)量😘的減(jiǎn)小.這個(ge)趨勢與(yǔ)🧑🏽🤝🧑🏻式(10)的結(jie)果是一(yī)緻的.
2實(shi)驗研究(jiu)
本文用(yòng)動态質(zhì)量法标(biao)準裝置(zhi)測量通(tong)過轉子(zǐ)流量計(jì)㊙️的介👄質(zhì)流量.使(shi)用的介(jie)質爲甘(gān)油水溶(rong)液,即用(yong)在💜甘油(you)中加入(ru)不等量(liang)水的辦(ban)法來改(gǎi)變介質(zhi)的粘度(dù)👌。
在甘油(yóu)中加入(ru)水以後(hòu),在介質(zhi)粘度發(fa)生變化(hua)的同時(shi)介質的(de)♈密度也(ye)發生變(bian)化.爲了(le)将介質(zhì)密度變(biàn)化對轉(zhuǎn)子流量(liang)計🈲示值(zhí)的影響(xiang)與介質(zhì)粘性變(biàn)化對轉(zhuǎn)子流量(liàng)計示值(zhí)的影響(xiǎng)區分開(kāi)來.先用(yòng)下式将(jiāng)所有實(shí)驗數據(jù)都修正(zheng)到與20℃水(shuǐ)的密度(du)對應的(de)流量值(zhí)
實驗采(cai)用國産(chan)LZB-15 LZB-10 LZB-6玻璃轉(zhuan)子流量(liàng)計,每種(zhǒng)各實驗(yàn)2台.沒個(gè)流量刻(ke)🌈度在每(mei)個粘度(du)值時測(ce)量3次取(qǔ)平均,實(shi)驗結果(guǒ)見圖🔴2 3 4的(de)實線.
折(shé)現曲線(xian)課回歸(gui)成下述(shu)關系:
Q=a(m)+b(m)m+c(m) m2 (18)
式(shì)中m=R2/R1
由于(yú)這些不(bu)同型号(hào)的轉子(zǐ)流量計(jì)各不幾(ji)何相似(si)❌,也不流(liu)體🌂動力(lì)相似,因(yin)此上述(shu)a,b,c對不同(tong)型号的(de)轉子流(liu)量計是(shì)不相同(tong)的。
對于(yu)LZB一15型
a=374.15一(yī)2224.4 m +1834.8 m2
b=38.675一38.254m一1.6394 m2
e=一(yi)0.077771一1.0519m+1.6394 m2
對于(yú)LzB一10型
a=-775.42 +726.9m
b=15.86一(yi)16.475 m
c=-0.17857 +0.196 m
對于LZB-6型(xíng)
a=-155.641 +154.726m
b=6.2479+7.602m
c=一0.061789 +0.12932 m
理論(lun)計算的(de)結果與(yǔ)實驗值(zhí)的最大(da)偏差不(bú)超過3.3%
3讨(tǎo)論
a.理論(lun)模型推(tuī)導時實(shí)際上用(yòng)的是一(yi)元流動(dòng)模型,因(yin)此對錐(zhuī)👌管錐⭐度(du)小的玻(bo)璃轉子(zi)流量計(ji)理論與(yu)實驗值(zhi)吻合較(jiao)好.
b.理論(lùn)結果是(shi)在層流(liu)流動前(qian)提下得(dé)到的.證(zheng)明對LZB一(yī)15, LZB一10,LZB一6三(san)類轉子(zi)流量計(jì)理論計(jì)算與實(shí)驗基本(ben)一緻,因(yīn)此對這(zhè)些流量(liàng)計該模(mó)型是可(kě)行的。
c.由(you)于條件(jian)的限制(zhi),特别是(shi)試驗對(duì)象的品(pin)種、規格(gé)、數量都(dōu)不🔆多🎯,因(yin)此可能(neng)使本文(wén)的試驗(yàn)結果産(chǎn)生很大(da)的局限(xian)性,隻能(néng)是個方(fāng)法性的(de)探讨,大(dà)量的問(wen)題有待(dài)于考量(liàng)。
以上内(nèi)容來源(yuán)于網絡(luo)，如有侵(qin)權請聯(lian)系即删(shān)除!
