摘要:從浮(fu)子流量計(ji) 的結構原(yuan)理、應用特(te)點、刻度轉(zhuan)換幾個方(fang)面介紹了(le)浮子流量(liang)計的設計(ji)過程和應(ying)用。氣體介(jie)質如何實(shi)現标❓況瞬(shun)🈲時流量與(yu)工況瞬時(shi)流量的4種(zhong)換算計算(suan)，将浮子流(liu)量計的應(ying)用系統化(hua)、公式化，便(bian)于廠家設(she)計參考和(he)🐕工程應用(yong)計算。
　　浮子(zi)流量計具(ju)有結構簡(jian)單、制造容(rong)易、流量示(shi)值直觀⛹🏻‍♀️、易(yi)👅于維護和(he)壓力損失(shi)小的優點(dian)，在工業現(xian)場得🌈到廣(guang)泛的應用(yong)。中國計量(liang)科學研究(jiu)院早期起(qi)草了《玻璃(li)轉子流量(liang)☎️計檢定❌規(gui)程》和《金屬(shu)管轉子流(liu)量計檢定(ding)規程🧑🏽‍🤝‍🧑🏻》，後期(qi)又合并爲(wei)《轉子流量(liang)計》，而💁最新(xin)的檢定規(gui)程是《JJG257－2007浮子(zi)流量計》。浮(fu)子流量計(ji)一般工作(zuo)壓力不大(da)于0.6MPa，分爲:玻(bo)璃浮子流(liu)量計，金屬(shu)管浮子流(liu)㊙️量計和特(te)種浮子流(liu)量‼️計(如醫(yi)用氧量調(diao)量)。浮子流(liu)量計可作(zuo)爲瞬時流(liu)量計🔞，水、氣(qi)、油均可以(yi)設計選用(yong)，可用作标(biao)準流量計(ji)、用作流量(liang)試驗裝置(zhi)指示流量(liang)、過程☔控制(zhi)、洩露量監(jian)控、流體能(neng)力指示，用(yong)作可視閥(fa)門［1］。
1結構和(he)原理
1.1流量(liang)計算
　　浮子(zi)流量計的(de)測量本體(ti)由一根自(zi)下向上擴(kuo)大的垂直(zhi)錐管和一(yi)隻可以沿(yan)着錐管軸(zhou)向自由移(yi)動的浮子(zi)組成，當被(bei)測流體自(zi)錐管下端(duan)流入流量(liang)計時，由于(yu)流體的作(zuo)用，浮子上(shang)下端面産(chan)生🥵一差壓(ya)，該差壓即(ji)爲浮子的(de)上升力。當(dang)差壓值大(da)于浸在流(liu)體中☔浮子(zi)的重量📱時(shi)，浮子開始(shi)上升。随着(zhe)浮子的上(shang)升，浮子最(zui)大外徑與(yu)錐管之間(jian)的環形面(mian)積逐漸增(zeng)大，流體的(de)流速❤️則相(xiang)應⚽下降，作(zuo)用在浮子(zi)🔅上的上升(sheng)力逐♻️漸🔞減(jian)小，直至上(shang)升力等于(yu)浸在流體(ti)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(suo)通過的流(liu)量qv有對應(ying)的關系［2］。結(jie)構如圖1所(suo)示。

　　式中，v爲(wei)流體通過(guo)環隙面積(ji)的平均流(liu)速，C爲阻力(li)系數(常數(shu)⛹🏻‍♀️)，Vf爲浮子的(de)體積，ρf爲浮(fu)子的材料(liao)密度，ρ爲流(liu)體介質的(de)密度，g爲重(zhong)力加速度(du)，Af爲浮子的(de)迎流面積(ji)。由公式可(ke)得，不管浮(fu)子流量計(ji)的浮子停(ting)留在什麽(me)位置，流體(ti)流過環隙(xi)面積的平(ping)均流速v值(zhi)是沒有變(bian)化的。A是環(huan)隙面積大(da)小，也就是(shi)說瞬時體(ti)🈲積流量qv的(de)大㊙️小，隻與(yu)A環隙面🐉積(ji)大小有關(guan)，瞬時流量(liang)越大，環🌈隙(xi)面♍積越大(da)，浮子位置(zhi)✔️越高;反之(zhi)瞬時流量(liang)越小，環隙(xi)面積越小(xiao)，浮子位置(zhi)越低［3－4］。

　　式中(zhong)α爲流量系(xi)數，φ爲錐管(guan)夾角，K爲常(chang)數。當被測(ce)介質确定(ding)📐以後，即介(jie)質密度爲(wei)常數，瞬時(shi)體積流量(liang)與浮子的(de)❗高度之間(jian)成線🏃‍♂️性關(guan)系。而大量(liang)的實驗表(biao)明，浮子流(liu)量計的流(liu)✍️量系數α與(yu)浮子的幾(ji)何形狀和(he)流動雷諾(nuo)數ＲeD有☔關:對(dui)于一定的(de)浮子形狀(zhuang)，當雷諾數(shu)ＲeD大于某一(yi)個臨界👣數(shu)以後，流量(liang)系數α将趨(qu)于一個常(chang)數:有📱些資(zi)料中提及(ji)，如果錐半(ban)角足夠小(xiao)，則可忽略(lue)二次項進(jin)行簡🙇🏻化計(ji)算，這種方(fang)法是不嚴(yan)謹的，計算(suan)誤差大于(yu)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(mi)度不同，瞬(shun)時流量與(yu)浮子高度(du)之間的對(dui)應關系也(ye)不盡相同(tong)，原來的流(liu)量刻度就(jiu)不再适用(yong)，所以浮子(zi)流量計應(ying)該用實際(ji)的流🐉體介(jie)質進行标(biao)定。但是，對(dui)于生産廠(chang)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(liu)體機♍制的(de)标準裝置(zhi)對浮子流(liu)量計進行(hang)标定，在一(yi)般情況下(xia)，大部分生(sheng)産廠家隻(zhi)能用水或(huo)者空氣進(jin)行标定。因(yin)此，如果浮(fu)子流量計(ji)⛱️用來測量(liang)非标定介(jie)質時，應該(gai)對浮子流(liu)量計的讀(du)數進行修(xiu)正🏃🏻，即✏️刻度(du)換算。
1.3量程(cheng)換算
　　當浮(fu)子流量計(ji)的浮子幾(ji)何形狀一(yi)緻時，改變(bian)浮子的材(cai)料，就可❓以(yi)改變浮子(zi)的密度，即(ji)改變浮子(zi)流量計的(de)量程。浮子(zi)材料✏️的密(mi)度增加，浮(fu)子流量計(ji)的量程擴(kuo)大;密度減(jian)小，則量🤟程(cheng)縮小。如果(guo)浮子流量(liang)計現場應(ying)用和出廠(chang)标定的浮(fu)子材料不(bu)同時，則還(hai)需要引入(ru)浮子密度(du)的流量修(xiu)正值，當然(ran)這種情況(kuang)比較♋少見(jian)，一般出廠(chang)⛹🏻‍♀️時，流量計(ji)浮子與錐(zhui)管都已經(jing)确定。
2應用(yong)特點
　　最簡(jian)單的浮子(zi)流量計由(you)浮子和錐(zhui)管兩個部(bu)件組成，數(shu)十元的制(zhi)造成本，有(you)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(he)，适用于小(xiao)管徑和低(di)流㊙️速。壓力(li)損失小，對(dui)上遊直管(guan)段要求比(bi)較低☁️，有較(jiao)寬的流量(liang)範圍，量程(cheng)比一般爲(wei)10∶1，雙浮子結(jie)構的量程(cheng)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(liang)值多是直(zhi)接刻印在(zai)透明玻璃(li)外表面上(shang)，目測浮子(zi)停留位置(zhi)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(ren)眼來觀察(cha)浮子位置(zhi)，采用了磁(ci)感應顯示(shi)機構。
3刻度(du)換算
3.1液體(ti)刻度換算(suan)

　　當現場介(jie)質與标定(ding)介質粘度(du)相差比較(jiao)大時，則需(xu)💃要進行現(xian)場🔞标定，而(er)不能認爲(wei)α标=α現。不管(guan)是同一種(zhong)液體還是(shi)不同🏃‍♂️種液(ye)體的現場(chang)流量和标(biao)定流量換(huan)算，都可以(yi)應用上述(shu)計算公式(shi)［7］。
3.2氣體刻度(du)換算
　　氣體(ti)浮子流量(liang)計，廠家一(yi)般用标況(kuang)狀态下的(de)空氣(20℃，101.325kPa)檢定(ding)，由于氣體(ti)受工況溫(wen)度、壓力影(ying)響比較大(da)，不僅僅是(shi)現場介質(zhi)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(jian)也需要轉(zhuan)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(zhe)樣公式可(ke)以推導出(chu)針對氣體(ti)浮子流量(liang)計的簡化(hua)版:
1)同一種(zhong)氣體

　　這樣(yang)已知标定(ding)氣體的标(biao)況瞬時流(liu)量就可以(yi)求出該☂️氣(qi)體的工況(kuang)瞬時流量(liang)值。該氣體(ti)的标況瞬(shun)時流💔量直(zhi)接看标定(ding)好的刻度(du)🏃‍♀️線，氣體的(de)工況瞬時(shi)流量通過(guo)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(ke)以求出氣(qi)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(yi)知氣體1的(de)标況瞬時(shi)流量就可(ke)以求出氣(qi)體2的标況(kuang)瞬🐕時流量(liang)值。
上述一(yi)共有4種計(ji)算公式:
氣(qi)體1工況求(qiu)氣體2工況(kuang);
氣體1标況(kuang)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(bu)難看出，不(bu)同氣體的(de)4個經驗公(gong)式中，如果(guo)稍作轉🌂換(huan)，就是同一(yi)種氣體的(de)計算公式(shi)。由于浮子(zi)流量計刻(ke)度值都是(shi)标❌況刻度(du)值，因此上(shang)述4個公式(shi)中有2個🐕較(jiao)爲常💃🏻用［8－10］。
4計(ji)算實例
命(ming)題1:刻度爲(wei)空氣的一(yi)台氣體浮(fu)子流量計(ji)測量氧💯氣(qi)，假設㊙️工況(kuang)溫度和壓(ya)力與刻度(du)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(wei)多少?
分析(xi)可得，命題(ti)是氣體1的(de)标況體積(ji)流量求氣(qi)體2的工況(kuang)體積流量(liang)值，因此應(ying)用如下公(gong)式:

命題3:一(yi)台用水标(biao)定的液體(ti)浮子流量(liang)計，測量硝(xiao)酸，不考慮(lü)粘度對液(ye)體流量的(de)影響，計算(suan)浮子流量(liang)計浮子穩(wen)定在2000L/h時硝(xiao)酸的體積(ji)流量爲多(duo)少?已知浮(fu)子🔞材料爲(wei)🏒不鏽鋼📐，密(mi)度7920m3/h，檢🐆定介(jie)質水密度(du)🛀998.2m3/h，被測介質(zhi)硝💋酸密度(du)1512m3/h。

3結論
　　從浮(fu)子流量計(ji)的結構原(yuan)理、應用特(te)點、刻度轉(zhuan)換三個方(fang)面介紹了(le)浮子流量(liang)計的設計(ji)過程和應(ying)用。詳細闡(chan)述了如何(he)進行液體(ti)和氣體介(jie)質的換算(suan)計算，将浮(fu)子♍流量計(ji)的應用系(xi)統化，公式(shi)化🔞。

以上内(nei)容源于網(wang)絡，如有侵(qin)權聯系即(ji)删除!