摘要:從浮(fu)子流量計(ji) 的結構原(yuán)理、應用特(te)點、刻度轉(zhuǎn)換幾個方(fang)面介紹了(le)浮子流量(liàng)計的設計(ji)過程和應(ying)用。氣體介(jie)質如何實(shí)現标況瞬(shùn)時流😄量與(yǔ)🈲工況瞬時(shi)流量的4種(zhǒng)換算計算(suàn)，将浮子流(liu)量計的應(ying)用系統化(huà)、公式化，便(biàn)于廠家設(she)計參考和(hé)📧工程應用(yong)計算。
　　浮子(zǐ)流量計具(jù)有結構簡(jiǎn)單、制造容(rong)易、流量示(shi)值直🐇觀、易(yì)于維護和(he)壓力損失(shī)小的優點(diǎn)，在工業現(xian)場得到廣(guang)泛的🌈應用(yong)😘。中國計量(liàng)科學研究(jiū)院早期起(qi)草了🐇《玻璃(lí)轉子流量(liang)計檢定規(guī)程》和《金屬(shu)管轉子流(liú)量計檢定(ding)規程》，後期(qi)又合🥰并爲(wèi)《轉子流量(liàng)計》，而最新(xin)的檢定規(gui)程是《JJG257－2007浮子(zi)流量計》。浮(fú)子流量計(ji)一般工作(zuo)壓力不大(dà)于0.6MPa，分爲:玻(bo)璃浮子流(liu)量計☔，金屬(shǔ)管浮子流(liu)量計和特(tè)種浮子流(liu)量🤩計(如醫(yī)用氧量調(diào)量)。浮子流(liú)量計可作(zuò)爲瞬時流(liu)量計，水、氣(qi)、油均可以(yǐ)設♻️計選用(yong)，可用作标(biāo)準流🌐量計(jì)、用作流量(liàng)試驗裝置(zhi)指示流量(liang)、過程✌️控制(zhì)、洩露量監(jian)控、流體能(néng)力指示，用(yong)作可視閥(fa)門［1］。
1結構和(he)原理
1.1流量(liàng)計算
　　浮子(zǐ)流量計的(de)測量本體(ti)由一根自(zì)下向上擴(kuo)大的垂直(zhí)錐管和一(yi)隻可以沿(yán)着錐管軸(zhóu)向自由移(yí)動的浮子(zǐ)組成，當被(bèi)測流體自(zì)錐管下端(duān)流入流量(liàng)計時，由于(yú)流體的作(zuò)用，浮子上(shang)下端面産(chǎn)生一差壓(ya)，該差壓即(jí)爲浮子的(de)上升力。當(dang)差壓值大(dà)于浸在流(liú)體中🌈浮子(zi)的重量時(shí)，浮子開始(shǐ)上升。随着(zhe)浮子的上(shang)升，浮👄子最(zui)大外徑與(yǔ)錐管之間(jian)的環形面(mian)積逐漸增(zeng)大，流體的(de)流速則相(xiàng)應下降，作(zuò)用在浮子(zǐ)上的上升(sheng)力逐漸減(jian)小，直至上(shàng)升力㊙️等于(yu)浸在流體(tǐ)中的浮子(zi)的重☎️量時(shi)，浮子便穩(wen)定在某🔱一(yi)高度上。這(zhe)時浮子在(zai)🔱錐管中的(de)高度h與所(suǒ)通過的流(liú)量qv有對應(yīng)的關系［2］。結(jié)構如圖1所(suǒ)示。

　　式中，v爲(wèi)流體通過(guo)環隙面積(ji)的平均流(liú)速，C爲阻力(li)系數(常🏃‍♀️數(shu)♈)，Vf爲🐉浮子的(de)體積，ρf爲浮(fú)子的材料(liao)密度，ρ爲流(liú)體介質的(de)密度，g爲重(zhòng)力加速度(dù)，Af爲浮子的(de)迎流面積(jī)。由公式可(kě)得，不管浮(fú)子流量計(jì)的浮子停(ting)留在什麽(me)位置，流體(tǐ)流過環隙(xi)面積的平(píng)均🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流速v值(zhí)是沒有變(bian)化的。A是環(huan)隙面積大(da)小，也就💯是(shì)說瞬時體(ti)積流量qv的(de)大小，隻與(yǔ)A環隙面♉積(ji)大小有關(guān)，瞬時流量(liàng)越大，環隙(xì)面積越大(dà)，浮子位置(zhì)越高;反之(zhī)瞬時流🐪量(liàng)越小，環隙(xi)面❄️積💋越小(xiǎo)，浮子位置(zhì)越🍉低［3－4］。

　　式中(zhong)α爲流量系(xi)數，φ爲錐管(guǎn)夾角，K爲常(chang)數。當被測(cè)介質确定(dìng)以後，即介(jie)質密度爲(wei)常數，瞬時(shi)體積流量(liàng)與浮子的(de)高度之間(jiān)☔成線性關(guān)💘系。而大量(liang)的實驗表(biǎo)明，浮子流(liú)量❓計的流(liú)量系數α與(yǔ)浮子的幾(jǐ)何形狀和(he)流動雷諾(nuò)數ＲeD有關:對(duì)于一定的(de)浮子形狀(zhuàng)，當雷諾數(shu)ＲeD大于某一(yī)個臨界數(shù)以後，流量(liàng)系數α将趨(qu)于一個常(cháng)數:有些資(zi)料中提及(ji)，如果錐半(ban)角足夠小(xiǎo)，則可忽略(luè)💚二次🏃‍♀️項進(jìn)行簡⛱️化計(jì)算，這種方(fang)☂️法是不嚴(yan)💞謹的，計算(suàn)誤差大于(yú)10%，遠遠超出(chu)了誤差範(fan)圍［5－6］。

1.2出廠(chang)标定
　　對于(yu)不同的流(liu)體，介質密(mì)度不同，瞬(shun)時流量與(yǔ)浮子高🧡度(dù)之間的對(duì)應關系也(yě)不盡相同(tóng)，原來的流(liu)量刻🈲度就(jiu)不再♈适用(yòng)，所以浮子(zi)流量計應(ying)該用實際(jì)的流體介(jiè)質進行标(biāo)定。但是，對(dui)于生産廠(chǎng)家而言，由(you)于出廠标(biao)定設👅備的(de)局限性，不(bu)可能有各(ge)種實際流(liú)體機制的(de)标準裝置(zhi)對浮子流(liu)量計進行(háng)标☎️定，在一(yi)般情況下(xia)，大部分🐆生(shēng)産廠家隻(zhi)能用水或(huo)者空氣進(jìn)行标定。因(yin)此，如果浮(fú)子流量計(ji)🚩用來測量(liàng)非标定介(jiè)質時，應該(gai)對浮子流(liu)量計的讀(dú)數進行修(xiū)正，即🐇刻度(dù)換算。
1.3量程(cheng)換算
　　當浮(fu)子流量計(jì)的浮子幾(ji)何形狀一(yi)緻時，改變(biàn)浮子的材(cai)料⛹🏻‍♀️，就可以(yǐ)改變浮子(zi)的密度，即(jí)改變浮子(zi)流量計的(de)量程。浮子(zǐ)材料的密(mì)✏️度增加，浮(fu)子流量計(jì)的量程擴(kuo)大⛱️;密度減(jiǎn)小，則量程(cheng)縮小。如果(guo)浮子流量(liàng)計現場應(yīng)用和出廠(chǎng)标定的浮(fú)子材💔料不(bu)同時，則還(hai)需要🛀🏻引入(ru)浮子密度(dù)的流量修(xiu)正值，當然(ran)這種情況(kuàng)比較🔆少見(jian)，一般出廠(chang)時，流量計(ji)浮子與錐(zhuī)管都已經(jing)确定。
2應用(yòng)特點
　　最簡(jian)單的浮子(zi)流量計由(yóu)浮子和錐(zhuī)管兩個部(bu)件組成，數(shù)十元的制(zhi)造成本，有(yǒu)些使用場(chang)合甚至可(ke)以免維護(hu)，可用于低(di)🛀雷諾數的(de)💋測量場合(hé)，适用于小(xiǎo)管徑和低(di)流🈲速。壓力(li)損失小，對(dui)上遊直管(guǎn)段要求比(bǐ)較低💋，有較(jiào)寬的流量(liàng)範圍，量程(chéng)比一般爲(wèi)10∶1，雙浮🔱子結(jie)構的✉️量程(chéng)比甚至可(ke)以達到50∶1。玻(bo)璃管浮子(zi)流量計顯(xian)示的流量(liàng)值多是直(zhí)接刻印在(zai)透明玻璃(lí)外表面上(shàng)，目測浮子(zi)停留位置(zhì)即可，而金(jin)屬管浮子(zi)📱流量計往(wang)往測✂️量高(gao)溫、高壓、危(wei)險性💰流體(ti)，不能用人(rén)眼來觀察(chá)浮子位置(zhi)，采用⭐了磁(ci)感應顯示(shi)機構。
3刻度(dù)換算
3.1液體(tǐ)刻度換算(suan)

　　當現場介(jie)質與标定(dìng)介質粘度(dù)相差比較(jiào)大時，則需(xū)👌要㊙️進行現(xian)場标定，而(ér)不能認爲(wei)α标=α現。不管(guan)是同一種(zhong)液體還是(shì)🌈不同種液(yè)體的現場(chǎng)流量和标(biāo)定流量換(huàn)算，都可以(yǐ)應用上述(shù)計算公式(shì)［7］。
3.2氣體刻度(dù)換算
　　氣體(ti)浮子流量(liang)計，廠家一(yī)般用标況(kuàng)狀态下的(de)空氣(20℃，101.325kPa)檢定(ding)，由于氣體(tǐ)受工況溫(wen)度、壓力影(yǐng)響比較大(dà)，不僅僅是(shi)現場介質(zhì)與标定介(jie)🔞質不同需(xu)要轉換，同(tong)一種氣體(ti)在工況和(he)☔标況之間(jiān)也需要轉(zhuǎn)換。由于浮(fu)子自😘身的(de)密度要比(bi)氣體大很(hen)多，所以可(ke)以近似認(ren)爲ρf－ρ現=ρf－ρ标，這(zhè)樣公式💁可(kě)以推導出(chu)針對氣體(tǐ)浮子流量(liàng)計的👉簡化(huà)版:
1)同一種(zhǒng)氣體

　　這樣(yàng)已知标定(dìng)氣體的标(biao)況瞬時流(liu)量就可以(yǐ)求出🔆該氣(qi)體✌️的工況(kuàng)瞬時流量(liàng)值。該氣體(ti)的标況瞬(shùn)時流量直(zhi)接看标定(ding)㊙️好的刻度(dù)線，氣體的(de)工況瞬時(shí)流量通過(guò)上述公式(shi)計算後得(de)到。
2)不同氣(qi)體

c)這樣已(yi)知氣體1的(de)工況瞬時(shi)流量就可(kě)以求出氣(qì)體2的标況(kuang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼瞬時流量(liang)值。
拓展推(tui)導容易得(de)出:

d)這樣已(yǐ)知氣體1的(de)标況瞬時(shi)流量就可(ke)以求出氣(qì)體2的标況(kuang)瞬時🥵流量(liàng)值。
上述一(yī)共有4種計(jì)算公式:
氣(qi)體1工況求(qiu)氣體2工況(kuàng);
氣體1标況(kuàng)求氣體2工(gong)況(常用);
氣(qi)體1工況求(qiu)氣體2标況(kuang);
氣體1标況(kuang)求氣體2标(biao)況(常用)。
　　不(bú)難看出，不(bú)同氣體的(de)4個經驗公(gōng)式中，如果(guo)稍作轉換(huàn)，就是同一(yi)種氣體的(de)計算公式(shi)。由于浮子(zǐ)流量計刻(kè)度值都是(shi)标況刻度(dù)值，因此上(shang)述4個公式(shì)中有2個較(jiào)爲常✍️用［8－10］。
4計(jì)算實例
命(ming)題1:刻度爲(wei)空氣的一(yī)台氣體浮(fu)子流量計(jì)測量氧氣(qi)，假設工況(kuàng)溫度和壓(yā)力與刻度(dù)狀态相同(tong)，求浮子流(liu)量計示值(zhi)穩定在30m3/h刻(ke)度時，氧氣(qi)的工況瞬(shun)時流量爲(wèi)多少?
分析(xi)可得，命題(tí)是氣體1的(de)标況體積(ji)流量求氣(qì)體2的工況(kuàng)體積流🎯量(liàng)值，因此應(yīng)用如下公(gōng)式:

命題3:一(yi)台用水标(biao)定的液體(ti)浮子流量(liàng)計，測量硝(xiao)酸，不考慮(lü)🐉粘度🌏對液(ye)體流量的(de)影響，計算(suàn)浮子流量(liàng)計浮子穩(wěn)定在2000L/h時♈硝(xiāo)酸的體積(ji)流量爲多(duō)少?已知浮(fú)子材料爲(wèi)👄不鏽鋼，密(mì)度7920m3/h，檢定介(jie)質水密度(dù)998.2m3/h，被測介質(zhi)硝酸密度(du)1512m3/h。

3結論
　　從浮(fú)子流量計(jì)的結構原(yuan)理、應用特(tè)點、刻度轉(zhuǎn)換三個方(fāng)面♈介紹了(le)浮子流量(liang)計的設計(ji)過程和應(ying)用。詳🏃🏻‍♂️細闡(chǎn)述了如何(hé)進行液體(ti)和氣體介(jiè)質的換算(suàn)計算，将浮(fú)子流量計(jì)的應用系(xì)統化，公式(shì)化。

以上内(nèi)容源于網(wǎng)絡，如有侵(qīn)權聯系即(jí)删除!