摘要:通過對氣體玻璃管浮子流量計氣體流量刻度示值修正公式的推導,使氣體流量刻度示值修正公式的表達式達到統一,并討論了修正公式中各個物理量使用時的物理狀態,說明了氣體浮子流量計刻度示值修正的方法和進行修正的必要性。
0前言
氣體玻璃管浮子流量計(以下簡稱“浮子流量計")使用簡單,讀數直觀,被廣泛地用在電力、石化化工、冶金、醫藥、環境監測及科研教學等諸多領域。然而,氣體浮子流量計是一種非標準化儀表,根據其測量原理,應按實際被測介質和工作狀態進行刻度,但生產廠家為了批量生產,一般都是在壓力p=101325Pa、溫度T=293K(20℃)的狀態下用空氣進行標定的,使得浮子流量計的指示值讀數與被測介質的實際流量之間存在著一定的誤差,因而需要對原有的指示值加以校正。但要注意的是,絕大多數生產廠家都是在壓力p=101325Pa、溫度T=293K(20℃)的狀態即標準狀態下用空氣對浮子流量計進行標定的,只有個別生產廠家是在非標準狀態下進行標定的。因此,在檢定和使用時就應留意生產廠家在浮子流量計上所標注的標定狀態,以免在修正時發生錯誤。.
1刻度示值修正
1.1浮子流量計的基本流量方程式
浮子流量計的結構和工作原理如圖1所示,由.其工作原理可以得出流量基本方程式為:
式中:Q為被測介質的體積流量;qs為介質的.質量流量;R為玻璃管內截面半徑;r為浮子截面半徑;θ為玻璃管內側壁的傾斜角度;C為儀表常數,與流體的流動形態和轉子的形狀等因素有關;Vƒ為浮子體積;Aƒ為轉子的最大截面積;g為重力加速度;ρƒ為轉子的密度;ρ為被測介質的密度;H為轉子停留的高度。
對于測量氣體來說,于ρƒ》ρ,所以ρƒ-ρ≈ρƒ°因而式(1)可改寫為:
1.2浮子流量計的刻度示值
如前所述,用于測量氣體流量的浮子流量計是在標準狀態(壓力p=101325Pa、溫度T=293K)下用空氣進行標定刻度的,由式(2)可得出標準狀態下流量方程式為:
式中:Q0為標準狀態下空氣的體積流量,即刻度示值;ρ0為標準狀態下空氣的密度。
1.3刻度示值的密度修正
在標準狀態下,當被測介質為非空氣氣體時，雖然實際的工作狀態和標準狀態相同,但被測介質的密度不同于空氣,必須對流量計的示值加以修正。由式(2)可得出被測介質在標準狀態下的流量方程式為:
Qt為標準狀態下被測介質的體積流量;ρ1為標準狀態下被測介質的密度。
式(4)除以式(3)可以得出:
1.4刻度示值受溫度、壓仂影響的修正
在絕大多數情況下,實際測量的工作條件不同于浮子流量計標定時的標準狀態,即使測量介質相同,由于空氣的密度受溫度、壓力影響變化較大,所以也必須對其流量示值進行溫度和壓力修正(其實質仍是對密度進行修正),由式(2)可得出工作狀態下流量方程式為:
的絕對溫度;Po為標準狀態下的壓力;T0為標準狀態下的絕對溫度。
一般情況下,流量大小都依標準狀態為基準,所以,應將工作狀態下的流量值折算為標準狀態下的流量值,折算后為:
式中:Q2為在操作狀態下空氣的體積流量換算為標準狀態下的體積流量。
1.5同時對密度、溫度和壓力進行修正
當被測介質為非空氣氣體時,就需要對密度、溫度和壓力同時進行修正,同樣用前面所述的推導方法,可以得出:
2結束語
上述經理論推導所得的式(5)、式(12)、式(14)三個修正公式均可用于浮子流量計的氣體流量修正，使用時可根據已知狀態的物理量和所要求狀態的被測介質流量任選一個校正公式進行計算,都可以得到正確的計算結果。關鍵問題是修正公式在使用時應特別注意弄清楚各個物理量的使用狀態,即標準狀態(p0T0)、操作狀態(p1T1),否則會增大浮子流量計的示值誤差。
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