本文應用(yòng)流體力學有關(guān)理論探讨了介(jiè)質粘性時轉子(zi)流量計 示值影(ying)響的基本規律(lü),并以甘油水溶(rong)液爲工作介😄質(zhi)💁,在流量标準裝(zhuang)置上獲得了LZB,10,6三(san)種轉子流量計(ji)統㊙️一的粘性修(xiu)正公式。結果表(biao)明結果的趨勢(shì)基本一緻,統一(yi)的拈性🚶修正公(gong)式與實驗值的(de)最大偏差爲3.3%。
　　轉(zhuan)子流量計由于(yu)具有結構簡單(dan)、成本低、使用方(fāng)便、量程範圍寬(kuān)等優點,廣泛地(di)應用于工業生(sheng)産及科學研究(jiū)中,但是轉子流(liú)量計的使用如(ru)同其他流量計(ji)一樣,遇到标定(ding)介質與使用介(jie)質粘性不一緻(zhi)的問題.即轉子(zi)流量計在标定(dìng)條件下使用⛷️标(biao)定介質所獲得(de)的刻度流量,當(dāng)使用在實際工(gong)作條件下工🏒作(zuo)介質的粘性與(yu)标定介質不同(tong)時,它的刻度👣應(yīng)當作如何修正(zheng).對于這個問🌈題(tí),國内外許多學(xue)者作了大🌈量的(de)研究.這些研㊙️究(jiu)從方法上講可(kě)分🔞爲兩大類,一(yi)類着重🔞于盡可(kě)能地消除粘性(xing)影響的新型浮(fú)子的設計t’l,以期(qī)避開由于标定(ding)介質與工作☁️介(jiè)質粘性不同引(yǐn)起的示值修正(zheng);另一類研究則(ze)是着眼于對現(xiàn)有的轉子流量(liàng)計通過🈲試驗🏃‍♂️找(zhao)出其粘性修正(zhèng)曲線,獲得在不(bu)同粘性的工作(zuo)介質下流量的(de)轉換關系〔“~6].
　　上述(shù)兩種方法對轉(zhuan)子流量計粘性(xìng)影響的研究有(yǒu)一定的推動作(zuo)用,但從目前的(de)工作來看尚存(cún)在一定的‼️問題(ti)🌈.采用第一種方(fang)法,可以找到一(yī)種粘性影響減(jian)小很多的浮子(zi),如盤形浮子的(de)粘⛹🏻‍♀️性影響即爲(wèi)老式浮子🐇的25%,但(dàn)盤形浮子重量(liang)小,這樣轉子流(liú)量計的量程也(ye)小,無法用于實(shi)❓際生産。此外,盡(jìn)管盤形浮子的(de)粘性影響極大(da)地降低,但問題(ti)是仍然存在粘(zhan)性影響,因😘此還(hai)是要尋求粘性(xing)影響的修正.對(dui)第二種㊙️方法,目(mù)前大都用機油(yóu)作工作介質,并(bing)用加溫改變粘(zhān)性的辦法來獲(huò)得實驗曲線.衆(zhōng)所周知,采用對(duì)機油加溫的辦(ban)法,實際上改變(bian)了介質的3個參(can)數,即溫度、粘度(du)、密度。這3個對轉(zhuǎn)子流量計有影(ying)響的參數中,密(mì)度的影響是可(kě)以區👉分出來的(de);但是溫度與粘(zhān)度的影響👉互相(xiang)交叉,很難區分(fen)。因此由這些實(shi)驗得到的結果(guǒ),實際上至⛷️少是(shì)兩個因素影響(xiang)的綜合,不能獲(huò)得介質粘性這(zhè)單一因素對轉(zhuǎn)子👌流量計示值(zhí)的影響及其修(xiu)正.迄今爲止的(de)上述兩個⭕方面(miàn)的研究還有一(yi)個問題是均爲(wèi)實驗研究,理論(lùn)研🈲究偏少.鑒于(yú)上述情況,本文(wén)👅拟運用流體力(li)學基本理論,分(fèn)析轉子的運動(dòng),導出轉子流量(liàng)計的數學👌模型(xing),從而得出轉子(zǐ)流量計粘性修(xiū)正的理論曲線(xiàn)。在實👈驗中🥰采用(yong)不同濃度的甘(gan)油作介質并将(jiāng)實驗結果進行(háng)💔密度修正,得到(dào)以理論爲❗基礎(chǔ),經實驗驗證的(de)轉子💋流量🔴計粘(zhan)性修正公式.
1轉(zhuan)子流量計的數(shu)學模型
轉子流(liú)量計的轉子在(zài)處于某一平衡(heng)位置時受到下(xià)述幾個力🤟的作(zuò)用(見圖1):自上而(ér)下的力
a.浮子重(zhòng)力Gf=ρfVfg
式中ρf—浮子的(de)平均密度
Vf—浮子(zi)的體積g
g—當地重(zhong)力加速度
b.流體(tǐ)對浮子頂部的(de)壓力p2
自下而上(shang)的力
a.浮子所受(shòu)的浮力
Ff=pVfg
式中ρ—介(jie)質的密度
b.流體(ti)對浮子底部的(de)壓力p1
c.浮子與被(bèi)測介質的粘性(xing)摩擦力N,這個力(li)有兩個分量N,與(yu)N2,鑒于🤞錐管及浮(fu)子的軸對稱性(xìng),N,自相平衡.
浮子(zǐ)在平衡位置時(shí)的力平衡方程(chéng)爲
P1S+N2+F1=P2S+G　　　　　　(1)
即(P1- P2) S+ N2=(ρf-ρ)Vfg　　　　(2)
式中S—浮子(zǐ)最大截面積
浮(fú)子處在任一平(píng)衡位置時P1- P2爲常(chang)數,因此從式(2)有(you)Nz=const?? (3)　　
假設浮子處于(yu)某一平衡位置(zhi)時,浮子與管壁(bi)間流體流動爲(wei)層流,有

式中t—流(liú)動流體的切應(yīng)力
m—介質粘度
u—r方(fāng)向流體速度分(fèn)量
uz—Z方向流體速(sù)度分量
對錐管(guan)錐度較小的轉(zhuan)子流量計有



　　從(cóng)式(16)即可由已知(zhi)粘度爲m1的介質(zhì),其通過轉子流(liu)量計👣流量🤞爲Q,浮(fu)子最大橫截面(miàn)所在平面錐管(guǎn)半徑爲RI2max的情形(xíng)時;求得粘度爲(wei)m2的介質,流量同(tóng)樣爲Q時,浮子最(zuì)大橫截面所🔞在(zai)平面錐管的半(bàn)徑爲RII2max.由此即可(kě)知道浮子的相(xiang)應位置,從而求(qiu)得粘度爲産:的(de)介質通⚽過錐管(guan)時的流量與浮(fu)子位置的關系(xi)。再與已知的召(zhào):介質的流量🎯與(yǔ)浮子位置關系(xì)曲線比較,即可(kě)獲🔞得轉子流量(liang)計的❤️粘度修正(zhèng)曲線。
　　理論計算(suàn)結果見圖2,3,4的虛(xu)線.從圖中可以(yi)看出:随着介質(zhì)粘度的上升,介(jiè)質流量明顯下(xia)降.這是因爲在(zai)介質粘度🌈上升(sheng)💛的同時,浮子爲(wèi)了保持其粘性(xing)阻力✔️的不變✨性(xing)而減小速度的(de)徑向梯度,導緻(zhì)介質流量的減(jian)小.這個趨勢與(yǔ)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼式(10)的結果是一(yī)緻的🔴.


2實驗研究(jiu)
　　本文用動态質(zhi)量法标準裝置(zhi)測量通過轉子(zǐ)流量計的介質(zhi)流量.使用的介(jiè)質爲甘油水溶(rong)液,即用在甘油(you)中加入不💃🏻等量(liang)水的辦法來改(gai)變介質的粘度(du)。
　　在甘油中加入(ru)水以後,在介質(zhi)粘度發生變化(huà)的同時🌈介質的(de)密度也發生變(bian)化.爲了将介質(zhi)密度變化對轉(zhuǎn)子流😄量計示值(zhí)的影🐪響與介質(zhi)粘性變化對轉(zhuǎn)子流量計示值(zhi)的影響區分開(kāi)🐅來.先用下式将(jiāng)所有實驗數據(ju)都修正到與20℃水(shuǐ)的密度對應的(de)流量值

　　實驗采(cai)用國産LZB-15 LZB-10 LZB-6玻璃轉(zhuǎn)子流量計,每種(zhong)各實驗2台.沒個(gè)🔴流量刻度在每(mei)個粘度值時測(ce)量3次取平均,實(shí)驗結果見圖2 3 4的(de)實⚽線.
折現曲線(xian)課回歸成下述(shù)關系:
Q=a(m)+b(m)m+c(m) m2　　　　(18)
式中m=R2/R1
　　由于(yú)這些不同型号(hao)的轉子流量計(jì)各不幾何相似(sì),也不⭕流體動力(lì)相似,因此上述(shu)a,b,c對不同型号的(de)轉子流量計是(shì)不相🔞同的☀️。
對于(yú)LZB一15型
a=374.15一2224.4 m +1834.8 m2
b=38.675一38.254m一1.6394 m2
e=一(yī)0.077771一1.0519m+1.6394 m2
對于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
a=-155.641 +154.726m
b=6.2479+7.602m
c=一0.061789 +0.12932 m
　　理論(lun)計算的結果與(yu)實驗值的最大(da)偏差不超過3.3%
3讨(tao)論
a.理論模型推(tuī)導時實際上用(yòng)的是一元流動(dong)模型,因此☁️對🥰錐(zhui)👣管錐度小的玻(bō)璃轉子流量計(jì)理論與實驗值(zhí)吻合較好.
b.理論(lùn)結果是在層流(liu)流動前提下得(de)到的.證明對LZB一(yī)㊙️15, LZB一10,LZB一6三類轉子(zǐ)流量計理論計(jì)算與實驗基本(ben)一緻,因此對這(zhè)🈲些流量計該模(mó)型是可行的。
c.由(you)于條件的限制(zhì),特别是試驗對(dui)象的品種、規格(gé)、數量都🐉不多,因(yin)此可能使本文(wén)的試驗結果産(chǎn)生很大的局限(xian)性,隻能是個方(fāng)法性的探讨,大(da)量的問題有待(dai)于考量。

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