摘要
　　轉(zhuan)子流量(liang)計 用于(yu)氣體采(cǎi)樣測量(liang),其指示(shì)值與實(shi)際流量(liang)因氣壓(ya)、溫度的(de)不同會(hui)有一定(ding)的誤差(cha),對流量(liang)計的指(zhi)示值🔴進(jìn)行修正(zhèng)後才💚能(néng)得到真(zhen)🌈實流量(liang)值。本文(wén)介紹了(le)轉💔子流(liu)量計指(zhi)示值在(zai)非标準(zhun)大氣壓(yā)和抽氣(qi)中在流(liu)量計入(rù)口處出(chū)現負壓(ya)時兩種(zhǒng)情況下(xià)的✊修正(zhèng)方法✍️,以(yi)及氣體(ti)采樣測(ce)量中的(de)注意事(shi)項。轉♻️子(zǐ)流量計(jì)用于氣(qì)體采樣(yang)測量中(zhōng)應注意(yi)的問題(tí)
1引言
　　轉(zhuan)子流量(liàng)計是測(ce)定氣體(ti)流量(即(jí)流率)的(de)常用計(jì)量器🚶‍♀️具(jù),在㊙️使用(yong)中其讀(du)數值不(bu)一定等(děng)于實際(ji)的流量(liàng)值。從轉(zhuǎn)子流量(liang)計的讀(du)數💚獲得(dé)正确流(liú)量值有(you)一定條(tiáo)件,一個(gè)合格🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流(liu)量計的(de)刻度是(shi)在标👈準(zhǔn)狀态下(xia)得到的(de),與标📞準(zhun)狀态不(bú)同的使(shǐ)用條件(jian)需要💁對(duì)讀數進(jìn)💋行修正(zheng),關于影(yǐng)響讀數(shu)修正的(de)使用條(tiao)件以及(jí)怎樣才(cai)能獲得(de)正确流(liu)量值是(shi)本文闡(chan)述的内(nèi)容。這個(gè)問題似(sì)乎是老(lao)生常✉️談(tán),但對某(mou)些進行(hang)放射性(xìng)氣體或(huo)氣溶膠(jiao)的采樣(yang)測量✍️的(de)工作者(zhe)卻時有(you)模糊,有(yǒu)待注意(yi)和澄清(qing)。
　　轉子流(liu)量計工(gōng)作時,轉(zhuǎn)子(也稱(cheng)爲浮子(zi))受到兩(liǎng)個力的(de)作用:一(yī)是垂直(zhí)向上的(de)推動力(li),它等于(yu)流體流(liu)經轉子(zǐ)與錐管(guan)間的環(huan)形截🔱面(miàn)形成的(de)壓力差(chà)所産生(sheng)的浮力(li);另一是(shì)轉子本(běn)身垂直(zhí)向下的(de)淨重力(lì)。當壓力(lì)差與轉(zhuan)子的淨(jìng)重♋力相(xiàng)等時☔,轉(zhuǎn)子處于(yú)平衡狀(zhuang)态💛,即停(ting)留在一(yi)📐定位置(zhi)上,轉子(zǐ)停留的(de)高度就(jiu)反映了(le)流量的(de)大小。問(wen)題是這(zhe)停留高(gāo)度與流(liu)量大小(xiǎo)🔞兩者⛹🏻‍♀️之(zhi)間的對(dui)應關系(xi)還與一(yi)🙇🏻系列條(tiao)件♋(氣壓(yā)、溫度、流(liu)體狀态(tài)等)有關(guān),本文就(jiu)這些方(fang)面分别(bie)介🏃‍♂️紹。
2轉(zhuan)子流量(liàng)計的氣(qì)壓(溫度(dù))效應
　　轉(zhuan)子流量(liàng)計的刻(ke)度示值(zhí)是在标(biao)準狀态(tai)(101.3kPa,293K)下得出(chu)的,當用(yòng)👅于非标(biao)準狀态(tài)時使用(yòng)條件下(xia)的真實(shí)流量值(zhi)與讀數(shù)值是不(bu)✌️同的,有(yǒu)以下關(guān)系[1]:

　　式中(zhōng),QS爲使用(yòng)條件下(xia)的真實(shí)流量值(zhí);QN爲流量(liàng)計讀數(shu)(按🏒流量(liàng)計在标(biao)準條件(jiàn)下刻度(dù)的示值(zhí)讀出的(de));PN,PS分别爲(wei)标準狀(zhuang)态和使(shǐ)用🆚條件(jiàn)的絕對(duì)氣壓;TN,TS分(fen)别爲标(biāo)準狀态(tài)和使用(yong)條件的(de)絕對溫(wēn)度。
　　例如(ru):在烏魯(lǔ)木齊,當(dāng)轉子流(liú)量計用(yong)于氣壓(ya)約爲92.3kPa、氣(qì)溫293K條件(jiàn)下,若QN=0.85Lmin,則(zé)由式(1)得(de)QS=0.89Lmin,真實流(liú)量值大(dà)于其讀(du)數值。
　　在(zai)我國内(nei)地,氣壓(ya)一般與(yǔ)标準狀(zhuang)态相近(jìn)(PS≈PN,TS≈TN),此項修(xiu)正問題(tí)🐉不大。但(dan)在氣體(tǐ)采樣中(zhong)如果流(liú)量計上(shang)遊連接(jiē)有過👄濾(lǜ)器㊙️或調(diao)節閥門(men),有可能(neng)使流量(liàng)計入口(kǒu)氣壓顯(xiǎn)著降低(di),這是氣(qì)體采樣(yang)測量🔴中(zhōng)常出現(xiàn)的問題(tí),不可忽(hu)視。這種(zhǒng)情況下(xià)🌈,氣體真(zhen)實⭐流量(liàng)值則按(an)下式計(ji)🛀算:

　　式中(zhong),QS爲使用(yong)條件下(xia)的真實(shí)流量值(zhi);QS爲流量(liang)計讀數(shù);PN、Pλ分别爲(wèi)👣标準狀(zhuàng)态和流(liu)量計入(rù)口的絕(jue)對氣壓(ya);TN、Tλ分别☁️爲(wèi)标準狀(zhuang)态和流(liú)量計入(ru)口的絕(jue)對溫度(du)。情況是(shì)否确實(shí)如此,下(xia)面用一(yi)實♌例[2]予(yǔ)以說明(ming)。

　　圖1所(suǒ)示的氣(qì)流回路(lu)可定量(liàng)觀測入(rù)口抽氣(qì)負壓對(dui)流量計(jì)指示㊙️值(zhí)引起的(de)測量誤(wù)差。在流(liú)量計入(ru)口端裝(zhuāng)一隻調(diao)節閥門(mén),啓㊙️動抽(chou)氣泵抽(chou)氣,用調(diào)節閥把(ba)轉子流(liu)量計調(diào)到不同(tong)的指示(shi)值🐕,用串(chuan)接在氣(qi)路入口(kou)的煤氣(qi)表✍️(或其(qí)他不受(shou)壓力影(ying)響的氣(qì)動儀表(biao))測出☁️相(xiang)應的實(shí)際❓流量(liang)(這應視(shì)作進入(ru)氣路的(de)正确流(liu)量),用壓(ya)差計同(tóng)時測出(chu)調節閥(fá)兩端的(de)壓力差(chà),從而确(què)🌈定轉子(zǐ)流💯量計(jì)的實際(jì)入♈口氣(qi)壓。設㊙️環(huan)境氣壓(ya)等于标(biāo)🏃準大氣(qi)壓,而流(liu)量🈲計入(rù)口氣壓(yā)等于标(biāo)💯準大氣(qì)壓♋(101.3kPa)減去(qu)調節閥(fá)兩端的(de)壓差。表(biao)1列出了(le)一組觀(guan)測值。

　　由(you)表1可見(jiàn),調節閥(fa)門置于(yú)轉子流(liu)量計的(de)入口端(duān),因給流(liu)量計造(zào)成了抽(chou)氣負壓(yā),使流量(liang)計入口(kǒu)氣壓低(di)🍓于标準(zhǔn)大氣壓(yā),其指示(shi)值與煤(méi)氣表測(cè)得的實(shi)際流量(liàng)相比總(zǒng)是偏高(gao),偏高📞多(duō)少與閥(fa)門的💋開(kai)合程度(du)(實際是(shì)氣路阻(zǔ)力大小(xiǎo))引起的(de)抽氣負(fu)壓大小(xiǎo)有關。閥(fa)門關得(de)越小,引(yǐn)起得抽(chōu)氣負壓(yā)越大,偏(piān)💘高的比(bǐ)例越🚶大(dà)。當用式(shi)(2)修正後(hòu)就與煤(mei)氣表的(de)測定值(zhi)在誤差(cha)範圍内(nei)一緻了(le)。
　　必須注(zhù)意的是(shì),式(2)與式(shi)(1)表面上(shàng)看很相(xiang)似,其實(shi)在根号(hao)中分數(shù)線上下(xià)的有關(guān)氣壓、溫(wēn)度是颠(dian)倒的。這(zhe)兩個公(gong)式是有(yǒu)區别的(de),又是相(xiàng)聯系的(de),式(2)可從(cong)式(1)導出(chū)如下:
　　首(shǒu)先應明(míng)确,通常(chang)所謂氣(qì)體流量(liang)都是體(ti)積流量(liang)(單位時(shí)間😘流過(guò)的氣體(tǐ)體積),而(er)非質量(liang)流量(單(dān)位時間(jiān)🌍流過♍的(de)氣體質(zhì)量)。氣體(ti)體積是(shì)随氣壓(yā)和溫度(du)的變化(huà)而變化(hua)的。在㊙️使(shǐ)用條👌件(jian)下,人們(men)通常關(guān)心的是(shi)當👅地氣(qì)壓、溫度(dù)下的體(tǐ)積或體(ti)積流量(liàng)即使用(yong)條件下(xià)🚩的真實(shí)流量。結(jie)合到圖(tú)1的情況(kuang),人們關(guan)心的是(shì)環境氣(qi)壓、溫度(dù)下的體(ti)積流量(liang),而非流(liú)量計入(ru)口負壓(yā)下的體(tǐ)積流量(liàng)。
将式(1)應(ying)用于圖(tu)1的情況(kuàng),可得到(dào)流量計(ji)在有入(rù)口負壓(yā)(相當于(yú)入口氣(qì)壓低于(yú)标準大(da)氣壓)下(xià)的入口(kou)體🈲積流(liu)量Qλ。對Qλ可(kě)類似寫(xiě)成:

将式(shì)(3)代入式(shì)(5),即得到(dào)式(2)。
　　用表(biao)1第一列(liè)爲例,可(kě)用數字(zi)表達上(shang)述關系(xì)。入口氣(qì)壓爲91.4kPa下(xia)的流量(liang)計指示(shì)流量爲(wèi)108.0Lmin,對應此(cǐ)負壓下(xia)的體積(ji)流🏃🏻量,可(kě)💯按式🏃‍♂️(3)計(jì)算🔞得:

　　即(jí)爲表1中(zhōng)修正後(hòu)的流量(liàng)值。可見(jiàn),在氣路(lù)中轉子(zi)流量計(ji)入口有(you)✨入口負(fu)壓的情(qing)況下,用(yòng)式(2)可直(zhí)接對流(liu)量讀數(shù)值修正(zhèng)得到真(zhēn)實流量(liàng)值。
　　以上(shàng)說明了(le)轉子流(liú)量計的(de)氣壓效(xiao)應的表(biao)現與規(gui)律,由💃🏻此(cǐ)提出在(zài)使用中(zhong)針對氣(qì)壓效應(yīng)如何獲(huo)得真實(shí)流量值(zhi)的一些(xiē)方法和(he)注意事(shì)項。
3氣體(ti)采樣測(ce)量中的(de)注意事(shì)項
3.1避免(mian)流量計(ji)入口負(fù)壓
　　将圖(tú)1中的采(cai)樣裝置(zhì)和流量(liang)調節閥(fa)放在流(liu)量計出(chū)口端的(de)下🍉遊将(jiang)會避免(mian)産生入(rù)口負壓(yā)。
　　當有些(xiē)采樣對(dui)象(如氣(qi)溶膠、氡(dong)子體等(děng))會在流(liu)量計中(zhong)沉積或(huò)污染流(liú)量計影(ying)響采樣(yàng)時,采樣(yang)裝置隻(zhī)能放在(zài)流量計(jì)的上遊(yóu)。這樣流(liu)量計的(de)指示值(zhi)與實際(jì)流量必(bi)然會有(yǒu)誤差。這(zhè)💰種誤差(chà)有多大(dà)視入口(kǒu)負壓而(er)定,入口(kou)🌍負壓越(yuè)大,流量(liàng)計指示(shì)值就偏(piān)高的誤(wù)差越大(da)。
3.2穩定脈(mo)動氣流(liu)
　　用轉子(zi)流量計(ji)測量氣(qi)體采樣(yàng)流量時(shi)對氣流(liú)的要求(qiú)是均勻(yun)而穩定(dìng),若是脈(mo)動氣流(liu),轉子流(liú)量計指(zhǐ)示值總(zǒng)是偏高(gao)于實際(jì)💘流量值(zhi),其偏高(gao)的誤差(cha)有時可(ke)達40%[2]。造成(cheng)💋脈動氣(qi)流主要(yào)是抽氣(qì)泵(取樣(yàng)泵)的性(xing)能。此外(wai),還可在(zài)采樣氣(qì)路📧中采(cai)取穩流(liu)措施,例(lì)如在采(cai)樣氣路(lu)中串接(jie)緩沖器(qì)等,使得(dé)脈動氣(qi)流🧡變爲(wei)穩定氣(qì)流。
　　這裏(lǐ)推薦一(yī)個好方(fang)法,在轉(zhuǎn)子流量(liang)計的出(chū)口端串(chuan)接一個(gè)過濾器(qì),裏面的(de)慮膜能(néng)增加氣(qi)路中氣(qì)流的阻(zǔ)力,較好(hǎo)🐅地将脈(mò)動氣流(liú)變爲穩(wen)定氣流(liu)。
　　在用皂(zào)膜流量(liang)計校準(zhun)轉子流(liú)量計中(zhōng),對在氣(qi)路中串(chuan)接☎️和🈲未(wei)串接過(guò)濾器進(jìn)行比較(jiào),結果見(jian)表2。

　　表2可(kě)見,使用(yong)了過濾(lü)器降低(dī)了轉子(zi)流量計(ji)偏高指(zhǐ)示誤差(cha),說明過(guò)濾器起(qǐ)到了穩(wěn)流作用(yong),提高了(le)校準精(jing)度。
3.3修正(zhèng)流量值(zhí)
　　使用時(shí)測量環(huán)境氣壓(yā)和流量(liang)計入口(kou)氣壓,根(gen)據式(1)和(hé)(2)計算修(xiū)正,這是(shi)得到真(zhēn)實流量(liang)值最好(hao)的辦法(fǎ)。
4結語
　　轉(zhuǎn)子流量(liang)計廣泛(fàn)用于氣(qi)體采樣(yàng)測量。在(zai)轉子流(liu)量計刻(kè)度或檢(jiǎn)驗時的(de)條件是(shi)氣流穩(wen)定、标準(zhun)大氣壓(yā)和标📱準(zhun)溫度,而(er)在使用(yòng)時卻不(bu)能保證(zheng),因而對(dui)讀數👄值(zhí)進行修(xiū)正是🥰必(bì)然的⚽。轉(zhuǎn)子流量(liàng)計在非(fēi)标準狀(zhuàng)态使用(yong)條件下(xià)用式(1)對(dui)🔴其讀數(shu)值修正(zhèng)可得到(dao)真實流(liú)🌈量值,對(duì)于流量(liàng)計入口(kǒu)有負壓(ya)時則用(yong)式(2)對其(qí)讀數㊙️值(zhi)修正可(kě)得到真(zhen)實流量(liàng)值。在采(cǎi)樣過程(cheng)中,使㊙️用(yòng)穩流措(cuò)施是必(bi)要的,并(bìng)且選擇(zé)脈動氣(qì)流小的(de)抽氣泵(bèng)和負載(zǎi)能力強(qiang)的泵電(dian)源,也可(ke)降低脈(mo)⭐動氣流(liú),能保證(zheng)轉子流(liú)量計在(zai)氣體采(cǎi)樣測量(liàng)中的精(jīng)度。

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