[提要]通(tong)過實驗(yan)研究，闡(chan)明了粘(zhan)度對玻(bo)璃轉子(zi)流量計(ji)
的影響(xiang)，歸納出(chu)aν/a-Re、a'/a-v及Qv'-v三種(zhong)粘度修(xiu)正方法(fa)，以及這(zhe)三種修(xiu)正🐪方♋法(fa)的計算(suan)、應用和(he)優缺點(dian)比較。
一(yi)、概述
玻(bo)璃轉子(zi)流量計(ji)屬于恒(heng)壓降儀(yi)表，其流(liu)量基本(ben)方程🐕式(shi)，可🔞用類(lei)似于孔(kong)闆的Q=aF√△P來(lai)表示。根(gen)據該表(biao)的工作(zuo)原理可(ke)知,被測(ce)介質粘(zhan)度的變(bian)化，對它(ta)的流量(liang)指示值(zhi)有較大(da)的影響(xiang)。這就是(shi)要進行(hang)玻璃轉(zhuan)子流量(liang)計‼️粘度(du)修正💃🏻的(de)目的。
雖(sui)然流量(liang)計的結(jie)構參數(shu)、浮子形(xing)狀等等(deng)有可能(neng)改善粘(zhan)度對🈲示(shi)值的影(ying)響，但本(ben)文不作(zuo)重點叙(xu)述，這裏(li)就一定(ding)結構的(de)儀表，通(tong)過實驗(yan)，歸納出(chu)幾種可(ke)行的粘(zhan)度修正(zheng)方法。這(zhe)幾種方(fang)法的應(ying)用以及(ji)它們各(ge)自的優(you)缺點，便(bian)于指導(dao)今後玻(bo)璃⁉️轉子(zi)流量計(ji)粘度修(xiu)正方法(fa)的研究(jiu)和實際(ji)應🚶用。
二(er)、試驗設(she)備和試(shi)驗方法(fa)
1.試驗系(xi)統:
試驗(yan)是在系(xi)統精度(du)分别爲(wei)±0.2%和±0.5%的水(shui)流量和(he)油流量(liang)試驗裝(zhuang)置上進(jin)行的，二(er)者均采(cai)用稱重(zhong)法。整個(ge)試驗裝(zhuang)置，基本(ben)🌂上由水(shui)塔(或油(you)泵)，水池(chi)(或油池(chi))、标準秤(cheng)、控制台(tai)、計時器(qi)、自🈚動加(jia)砝碼器(qi)(或人工(gong)加砝碼(ma))、流量調(diao)節伐、溫(wen)度計等(deng)部分‼️組(zu)成，如圖(tu)一所示(shi)。
2.試驗參(can)數
(1)水流(liu)量試驗(yan):溫度爲(wei)25~35℃,壓力<2kgf/cm-2,粘(zhan)度近似(si)于1csto
(2)油流(liu)量試驗(yan):采用30#機(ji)油，油壓(ya)≤3kgf/cm2油溫爲(wei)29~70℃，大緻分(fen)成30℃、40℃、50℃、70℃四檔(dang)，借以調(diao)節油㊙️的(de)粘度,粘(zhan)度範圍(wei)15~70cst左右。
30#機(ji)油的ρ(密(mi)度)一t℃(溫(wen)度)及v(運(yun)動學粘(zhan)度)-t℃的曲(qu)線分别(bie)見圖二(er)、圖三。
試(shi)驗方法(fa)是比較(jiao)簡單的(de)，将玻璃(li)轉子流(liu)量計先(xian)放在水(shui)流量🏒試(shi)驗裝置(zhi)上，按錐(zhui)管上的(de)刻度，進(jin)行标定(ding)，得出每(mei)一刻度(du)下的實(shi)際流量(liang)，然後再(zai)把它裝(zhuang)在油流(liu)量校驗(yan)裝置上(shang)，按同樣(yang)的刻度(du)，标出不(bu)同粘度(du)下的油(you)的實際(ji)流量。因(yin)爲油的(de)密度與(yu)水的密(mi)度不同(tong)，所以還(hai)需按下(xia)述公式(shi)進行密(mi)度修正(zheng)，以消除(chu)密度🌍不(bu)同造成(cheng)的示值(zhi)誤差。
式(shi)中:
Q---浮子(zi)在某一(yi)刻度時(shi)的實際(ji)水流量(liang);
Q'---不考慮(lü)粘度影(ying)響，隻是(shi)考慮由(you)于介質(zhi)(油)的密(mi)度與水(shui)不同，而(er)換算成(cheng)上述同(tong)一刻度(du)下介質(zhi)(油)的實(shi)際流量(liang)，即修正(zheng)後的油(you)流量指(zhi)示值;
ρ、ρt、ρ'_分(fen)别爲水(shui)、浮子材(cai)料及介(jie)質(油)的(de)密度。
- 試(shi)驗用轉(zhuan)子流量(liang)計的規(gui)格品種(zhong)見表1。
浮(fu)子形狀(zhuang)(見圖四(si)所示)。
錐(zhui)管形狀(zhuang)
錐管編(bian)号LZB25-01、LZB25一02、
LZB25--03、LZB25--04、LZB25--05的(de)形狀見(jian)圖五。
錐(zhui)管編号(hao)605、606的形狀(zhuang)見圖六(liu)
三、修正(zheng)方法
經(jing)過上述(shu)試驗,得(de)到一系(xi)列對應(ying)的流量(liang)計刻度(du)下的水(shui)㊙️和粘性(xing)介質(油(you))的實際(ji)流量,即(ji)可繪成(cheng)修正曲(qu)線
該種(zhong)修正曲(qu)線，即以(yi)粘性流(liu)體的流(liu)量系數(shu)α´;與理想(xiang)流⛷️體(沒(mei)有♌粘性(xing)的流體(ti),可用水(shui)來代替(ti)，以下均(jun)用水作(zuo)爲理想(xiang)流體，不(bu)再另作(zuo)說明)的(de)流量系(xi)數α之比(bi)作爲縱(zong)座标，而(er)以雷諾(nuo)數Re作爲(wei)橫✉️座标(biao)來💛描繪(hui)的。
雷諾(nuo)數Re用下(xia)式表示(shi):
式中:.
Q---某(mou)刻度值(zhi)下介質(zhi)的流量(liang);
△F---某刻度(du)值處浮(fu)子和錐(zhui)管之間(jian)形成的(de)環隙面(mian)積;
D--在某(mou)刻度值(zhi)處錐管(guan)的内徑(jing);
df一浮子(zi)的最大(da)直徑。
以(yi)(3)、(4)式代入(ru)(2)式，即
得(de)到Re的最(zui)後表示(shi)式
粘度(du)修正系(xi)數應理(li)解爲密(mi)度相同(tong)的粘性(xing)流體與(yu)理想流(liu)體在流(liu)量計的(de)同一刻(ke)度指示(shi)值下，它(ta)們的實(shi)際流量(liang)♌值之比(bi)，也即，修(xiu)正系數(shu)Ɛ等于:
流(liu)體與理(li)想流體(ti)在流量(liang)計同一(yi)刻度值(zhi)下的實(shi)際流量(liang)之比。
上(shang)述式中(zhong):.
F一浮子(zi)的最大(da)截面積(ji);
V一浮子(zi)的體積(ji);
g一重力(li)加速度(du)。
理解這(zhe)一點很(hen)重要，它(ta)可以幫(bang)助我們(men)在進行(hang)實際粘(zhan)度修正(zheng)試驗時(shi)，不必非(fei)去找兩(liang)種密度(du)相同而(er)一種是(shi)有粘👌性(xing)的另一(yi)💃🏻種是沒(mei)有粘性(xing)介質不(bu)可，而可(ke)🚶♀️以直接(jie)用水和(he)另幾種(zhong)有粘性(xing)的介質(zhi)來代替(ti)，在描繪(hui)曲線時(shi)不必考(kao)慮🧡密度(du)的修正(zheng)，隻要根(gen)據玻璃(li)轉🈲子流(liu)量計的(de)基本公(gong)式，通過(guo)試驗,求(qiu)出ai、a就行(hang)了。
這類(lei)修正曲(qu)線如圖(tu)七。便如(ru)果知道(dao)了某種(zhong)介質流(liu)動它的(de)使用也(ye)方北R.及(ji)此時浮(fu)子的指(zhi)示流量(liang)的，力下(xia)的雷諾(nuo)數那末(mo)根據上(shang)
變,由于(yu)橫座标(biao)不用Re而(er)用v，因此(ci)流體的(de)流速或(huo)者說❌流(liu)體流量(liang)的影響(xiang)和粘度(du)的影響(xiang)及口徑(jing)的影響(xiang)，已不能(neng)用單-的(de)參量來(lai)表示。爲(wei)此，在描(miao)繪曲線(xian)時，必須(xu)考慮不(bu)同口徑(jing)和不同(tong)的流量(liang)下(或者(zhe)說浮子(zi)在不同(tong)的位置(zhi))av/a--v的修正(zheng)情況，這(zhe)類修正(zheng)曲線的(de)描繪如(ru)八所示(shi)。
3.Q;-v修正曲(qu)線
這類(lei)修正曲(qu)線的縱(zong)座标是(shi)以流量(liang)Q來表;示(shi)的(錐管(guan)💋.上的刻(ke)⭐度流量(liang))，整個曲(qu)線的描(miao)繪是按(an)錐管上(shang)的刻度(du)流量(或(huo)浮子的(de)位🐉置)來(lai)區分的(de)，也即一(yi)個刻度(du)值☀️有一(yi)條修正(zheng)曲線。應(ying)該💜注意(yi)的🛀🏻是，在(zai)描述粘(zhan)性介質(zhi)的流量(liang)時，将粘(zhan)性介質(zhi)的流量(liang)進行密(mi)度👣修正(zheng)後，才能(neng)描述在(zai)曲線圖(tu)上。
即将(jiang)測得的(de)流量Q;按(an)下式計(ji)算得到(dao)的Q值描(miao)在曲線(xian)圖上。
如(ru)果粘性(xing)介，質的(de)密度與(yu)水是一(yi)樣的，那(na)就無需(xu)進行🌏密(mi)度修✂️正(zheng)，可以将(jiang)得到的(de)流量直(zhi)接描繪(hui)在曲線(xian)圖上👣。此(ci)類修正(zheng)曲線見(jian)圖九。
這(zhe)類修正(zheng)曲線在(zai)實際應(ying)用時相(xiang)當方便(bian)，隻要知(zhi)道介質(zhi)♋的粘度(du)v和浮子(zi)的刻度(du)位置,.立(li)即可以(yi)從曲線(xian)🔴上讀取(qu)它🔞的流(liu)量Qi。如果(guo)
四、修正(zheng)方法的(de)比較.
這(zhe)三種修(xiu)正曲線(xian)有它各(ge)自的特(te)點，根據(ju)具體情(qing)況加以(yi)♻️具體應(ying)用。α´v/a--Re修正(zheng)曲線看(kan)起來是(shi)比較簡(jian)單的。一(yi)🔆種形狀(zhuang)的浮子(zi)幾乎:隻(zhi)要-根修(xiu)正曲線(xian)就能表(biao)示了♊，因(yin)爲橫座(zuo)标采用(yong)了雷諾(nuo)數Re這一(yi)綜合性(xing)量，因此(ci)曲線的(de)形狀将(jiang)能綜合(he)🤩性的反(fan)映有關(guan)參數如(ru)流量Q、粘(zhan)度v及尺(chi)寸等對(dui)粘度修(xiu)正的影(ying)響。另外(wai)也能非(fei)常方便(bian)的比較(jiao)各種浮(fu)子的形(xing)狀和📞有(you)關參數(shu)對粘🈲度(du)修正的(de)影響。因(yin)而這類(lei)曲線對(dui)于改進(jin)玻璃轉(zhuan)子流量(liang)計📞的設(she)計，指導(dao)合理的(de)選擇流(liu)量計的(de)結構參(can)數，有着(zhe)非常重(zhong)要的意(yi)義，但作(zuo)實際修(xiu)正應用(yong)比較麻(ma)煩，因雷(lei)諾數Re中(zhong)含有🧑🏾🤝🧑🏼流(liu)量Q，而Q又(you)是未知(zhi)量。這種(zhong)修正方(fang)法的另(ling)一個缺(que)點是沒(mei)有⛹🏻♀️考慮(lü)流量系(xi)數a受浮(fu)子的☔位(wei)置變化(hua)而有所(suo)變化這(zhe)一因素(su)，因此，從(cong)實驗結(jie)果發現(xian)，繪制這(zhe)類曲線(xian)時，粘度(du)修正系(xi)數的✉️分(fen)散性較(jiao)🆚大，在Re=0.5~250範(fan)圍内，最(zui)❓大的分(fen)散度可(ke)達±5%左右(you)。
α´v/a曲線是(shi)克服。α´v/a-Re的(de)缺點而(er)繪a制的(de)。橫座标(biao)以v代替(ti)Re,故可不(bu)需預知(zhi)要🍓求的(de)實際流(liu)量。但這(zhe)種修正(zheng)曲線也(ye)不夠理(li)想，因爲(wei)得到的(de)☎️修正數(shu)α´v/a不直觀(guan)地反映(ying)出變化(hua)的流量(liang)值，尚需(xu)進行一(yi)系列的(de)❌運算，才(cai)能求得(de)實際流(liu)量。再說(shuo)在繪制(zhi)修正曲(qu)線時，求(qiu)取α´v/a一也(ye)是比較(jiao)麻煩的(de)。此外,從(cong)圖五中(zhong)也可看(kan)出,在低(di)粘度時(shi)，幾條曲(qu)線相彙(hui)于一📧起(qi)，因而查(cha)表精度(du)也不高(gao)。
至于Q´v-v修(xiu)正曲線(xian)，這種方(fang)法在實(shi)際使用(yong)中是比(bi)較方便(bian)的，它♋有(you)制作簡(jian)單、修正(zheng)方便、直(zhi)觀易懂(dong)等特點(dian)，此外，因(yin)爲它是(shi)按照浮(fu)子的位(wei)置來描(miao)繪一族(zu)曲線的(de)，所以考(kao)慮了浮(fu)🙇♀️子位置(zhi)對粘度(du)🔴修正的(de)影響。根(gen)據對🐆五(wu)台φ25mmA型浮(fu)子測試(shi)結果，最(zui)大偏差(cha)(在同一(yi)v值下)爲(wei)±12開,故最(zui)大分散(san)🏃♂️度約爲(wei)±2%。其中㊙️尚(shang)且包括(kuo)了由于(yu)測溫位(wei)🌈暨,得子(zi)的跳動(dong)和試驗(yan)介質ρ-t℃比(bi)曲線等(deng)所造成(cheng)的誤差(cha)。這種方(fang)✍️法的缺(que)點是繪(hui)制的粘(zhan)度修正(zheng)曲線多(duo)，工作量(liang)大。
五、結(jie)論
玻璃(li)轉子流(liu)量計的(de)确是一(yi)種對被(bei)測介質(zhi)粘度比(bi)較敏🈲感(gan)的儀表(biao)，因此，粘(zhan)度修正(zheng)是必要(yao)的。但是(shi)粘度對(dui)示🚩值的(de)影響并(bing)不🈲是完(wan)全-樣的(de),它除了(le)與粘度(du)本身的(de)大小有(you)關外,還(hai)與流量(liang)計口徑(jing)的大小(xiao)，流量的(de)大小及(ji)浮子結(jie)構型式(shi)和具體(ti)⭐的參數(shu)有關，表(biao)2、表3所‼️列(lie)的試驗(yan)結果充(chong)分說明(ming)了這一(yi)點，也就(jiu)是說,正(zheng)确的選(xuan)擇浮子(zi)的形狀(zhuang)和結構(gou)參數，,可(ke)以減小(xiao)粘度對(dui)玻璃轉(zhuan)子流量(liang)計示值(zhi)的影響(xiang)，因此如(ru)何合理(li)的選擇(ze)流量計(ji)浮子的(de)形狀和(he)設計合(he)理的結(jie)構參數(shu)是🐅需要(yao)進--步研(yan)究的，其(qi)次說明(ming)流量計(ji)的結構(gou)和參數(shu)如果選(xuan)擇得較(jiao)爲合理(li)的🙇🏻話，那(na)末，粘度(du)不大的(de)流體，隻(zhi)是對小(xiao)口徑或(huo)小流量(liang)的示值(zhi)才有影(ying)響，較大(da)口徑或(huo)較大流(liu)量時，影(ying)響不👨❤️👨大(da)，可以不(bu)必修正(zheng)而仍能(neng)保持在(zai)一定的(de)精度要(yao)求之内(nei)。