摘要:從浮子流(liú)量計 的結構原(yuán)理、應用特點、刻(kè)度轉換幾個方(fang)面介紹了浮子(zǐ)流量計的設計(ji)過程和應用。氣(qi)體介質如何實(shi)現标況瞬時流(liú)量與工況瞬時(shí)流量的4種換算(suan)計算，将浮子流(liu)量計💃的應用系(xì)統化、公式化，便(biàn)于廠家設計參(can)考和⛹🏻‍♀️工程應用(yòng)計算。
　　浮子流量(liàng)計具有結構簡(jiǎn)單、制造容易、流(liu)量示值直觀、易(yì)于維護和壓力(lì)損失小的優點(dian)，在工業現場得(de)到廣泛的應用(yòng)。中國計量科學(xue)研究院早期起(qǐ)草了《玻璃轉💃🏻子(zǐ)流量計檢定規(guī)程》和《金屬管轉(zhuǎn)子流量計檢定(ding)規程》，後期又合(hé)㊙️并爲《轉子❤️流量(liang)計》，而最新的檢(jiǎn)定規程是《JJG257－2007浮子(zi)流量計》。浮子流(liú)量計一般工作(zuò)壓力不大于0.6MPa，分(fen)爲:玻璃浮子流(liú)量計，金屬管浮(fú)子流量計和特(te)種浮子流量計(ji)(如醫用氧量調(diào)量)。浮子流量計(jì)可作爲瞬時流(liú)量計，水、氣、油均(jun)可以設計選用(yong)，可用作标準流(liú)🛀量計、用作流量(liàng)試驗裝置指示(shì)流量、過程控制(zhì)、洩露量監控、流(liu)體能力指示，用(yong)作可視閥門［1］。
1結(jié)構和原理
1.1流量(liang)計算
　　浮子流量(liang)計的測量本體(tǐ)由一根自下向(xiang)上擴大的垂☀️直(zhi)錐管和一隻可(ke)以沿着錐管軸(zhóu)向自由移動的(de)浮子組成🏃🏻，當被(bei)✍️測流📱體自🧡錐管(guǎn)下端流入流量(liàng)計時，由于流體(ti)的作用，浮子上(shang)下端面産生一(yi)差壓，該差壓即(jí)爲浮子的上升(sheng)力。當差壓🔞值大(da)于浸在流體中(zhong)浮子的重量時(shí)，浮子開始上升(sheng)。随着浮子的上(shàng)升，浮🔞子最大外(wài)徑與錐管之間(jiān)的環🤞形面積逐(zhú)漸增大，流體的(de)流速則相應下(xia)降，作用在浮子(zi)上的上升力逐(zhú)漸🥰減小，直至上(shàng)升力🍉等于浸在(zai)流體中✨的浮子(zi)的重量時，浮子(zǐ)便穩定在某一(yi)高度上。這時浮(fu)子在錐管中的(de)高度h與所通過(guò)的流量qv有對應(yīng)的關系［2］。結構如(rú)🌐圖1所示。

　　式(shì)中，v爲流體通過(guo)環隙面積的平(píng)均流速，C爲阻力(lì)系數(常數)，Vf爲🔞浮(fu)子的體積，ρf爲浮(fu)子的材料密度(du)，ρ爲流體介質♈的(de)密度，g爲重力加(jiā)速🏃🏻度，Af爲浮子的(de)迎流面積。由公(gōng)式可得，不管🔆浮(fu)子流❗量計的浮(fú)子停留在什麽(me)位👣置，流體流🔱過(guò)環隙面積的平(píng)均流速v值是沒(mei)有變化🤩的。A是環(huán)隙面積大小，也(yě)就是說瞬時體(tǐ)積流量qv的大小(xiao)，隻與A環隙面♻️積(jī)大小有關，瞬🔴時(shi)流量越大，環㊙️隙(xi)面積越大，浮子(zi)位置越高;反之(zhī)瞬時流♌量越小(xiao)，環隙面積越小(xiǎo)，浮子位置越低(dī)［3－4］。

　　式中α爲流量系(xì)數，φ爲錐管夾角(jiǎo)，K爲常數。當被測(ce)介質确📱定以後(hou)，即介質密度爲(wèi)常數，瞬時體積(jī)流量與浮子的(de)高度🔞之間成線(xiàn)性關系。而大量(liang)的實驗表明，浮(fú)子流量計的流(liu)量系數α與浮子(zi)的幾何形狀和(hé)流動雷諾數ＲeD有(you)關:對于一🤟定的(de)浮子形狀，當雷(lei)諾數ＲeD大于⭕某一(yi)個臨界數以後(hou)，流量系數α将趨(qū)于一個常數:有(yǒu)💰些資料中提📞及(ji)，如果錐半角足(zu)夠小，則可忽略(luè)二次項進行簡(jian)化計算🥰，這種方(fāng)🔞法是不嚴謹的(de)，計算誤差大于(yu)10%，遠遠超出了誤(wù)💃🏻差範圍［5－6］。

1.2出廠(chǎng)标定
　　對于不同(tong)的流體，介質密(mì)度不同，瞬時流(liú)量與浮子高度(du)⛹🏻‍♀️之間的對應關(guān)系也不盡相同(tong)，原來的流量刻(kè)度就不再适用(yong)，所以浮子流量(liang)計應該用實際(jì)的流體介質進(jìn)行标定。但是，對(duì)于生✨産廠家而(ér)言，由于出廠标(biao)定設備的局限(xian)性，不可能有各(ge)種實際流體機(ji)🈲制的标準裝置(zhì)對浮子流量計(ji)進行标⭐定，在一(yī)般情🌈況下，大部(bu)分生産廠家隻(zhī)能用🌈水或者空(kōng)氣進行标定。因(yīn)此，如果浮子流(liú)量計用來測量(liang)非标定介質時(shi)，應✌️該對浮子流(liu)量計的讀數進(jin)行修正，即刻度(dù)換算🈲。
1.3量程換算(suan)
　　當浮子流量計(jì)的浮子幾何形(xing)狀一緻時，改變(bian)浮子的材料，就(jiù)可💛以改變浮子(zǐ)的密度，即改變(biàn)浮子流量計的(de)🚶量程🚶‍♀️。浮子🐉材料(liào)的密度增加，浮(fú)子流量計的量(liang)程擴大;密度減(jiǎn)小，則量程縮小(xiǎo)。如果浮子流量(liang)計現場應用和(he)出廠标定的浮(fú)子材料不同時(shi)，則還需要🏃‍♂️引入(rù)浮子密度的流(liu)量修正值，當然(ran)這種情況比較(jiao)少見，一般出🥵廠(chang)👄時，流量計浮子(zǐ)與錐管都已經(jing)确定。
2應用特點(dian)
　　最簡單的浮子(zi)流量計由浮子(zi)和錐管兩個部(bù)件組成，數十元(yuán)🤟的制造成本，有(you)些使用場合甚(shèn)至可以免維護(hù)⭐，可用🚶‍♀️于低雷諾(nuo)數的💯測量場合(he)，适用于小管徑(jìng)和低流🔱速。壓力(lì)損失小，對上遊(you)🔞直管段要求比(bǐ)較低，有較寬的(de)流量範圍，量程(chéng)比一般爲10∶1，雙浮(fu)子結構的量程(cheng)比甚至可以達(da)到50∶1。玻璃管浮子(zǐ)流量計顯示的(de)🈲流量值多是直(zhí)接刻印在透明(míng)💋玻璃外表面上(shàng)，目測浮子停留(liu)位置即可，而金(jin)屬管浮子流量(liang)計往往測量高(gāo)溫、高壓、危險性(xìng)🏃‍♂️流體，不能用人(ren)眼來觀察浮子(zǐ)位置，采用了磁(cí)感應顯🌂示機構(gòu)。
3刻度換算
3.1液體(ti)刻度換算

　　當現(xiàn)場介質與标定(ding)介質粘度相差(cha)比較大時，則需(xu)要進行現場标(biao)定，而不能認爲(wèi)α标=α現。不管是同(tóng)一種液體還是(shì)不同種液體的(de)現場流量和标(biāo)定流量換算，都(dōu)可以應用上述(shu)計🤩算公式🈲［7］。
3.2氣體(ti)刻度換算
　　氣體(ti)浮子流量計，廠(chǎng)家一般用标況(kuàng)狀态下的空氣(qi)(20℃，101.325kPa)檢定，由于氣☎️體(ti)受工況溫度、壓(yā)力影響比較大(da)，不僅僅是現場(chang)介質與标定介(jiè)質不同需要轉(zhuan)換，同一種氣體(tǐ)在工況和标況(kuang)之間也需要轉(zhuan)換。由于浮子自(zì)身的密度要比(bi)氣體♋大很多，所(suǒ)以可以近㊙️似認(rèn)爲ρf－ρ現🔞=ρf－ρ标，這樣公(gōng)式可以推導出(chū)針對氣體浮👄子(zǐ)流量計的簡化(huà)版:
1)同一種氣體(ti)

　　這樣已知标定(dìng)氣體的标況瞬(shun)時流量就可以(yǐ)求出該氣體🛀🏻的(de)🏃工況瞬時流量(liàng)值。該氣體的标(biāo)況瞬時流量直(zhi)接看标定☎️好的(de)刻度線，氣體的(de)工況瞬時流量(liang)通過上述公式(shì)計算後得到。
2)不(bu)同氣體

c)這樣已(yi)知氣體1的工況(kuang)瞬時流量就可(ke)以求出氣體2的(de)标況瞬時流量(liàng)值。
拓展推導容(rong)易得出:

d)這樣已(yi)知氣體1的标況(kuang)瞬時流量就可(ke)以求出氣體2的(de)标況⭐瞬時流量(liàng)值。
上述一共有(yǒu)4種計算公式:
氣(qi)體1工況求氣體(ti)2工況;
氣體1标況(kuàng)求氣體2工況(常(cháng)用);
氣體1工況求(qiu)氣體2标況;
氣體(tǐ)1标況求氣體2标(biao)況(常用)。
　　不難看(kàn)出，不同氣體的(de)4個經驗公式中(zhong)，如果稍作轉🐅換(huàn)，就是同一👅種氣(qi)體的計算公式(shì)。由于浮子流量(liang)計刻度值都是(shì)标況刻度值，因(yin)此上述4個公式(shì)中有2個🌈較爲常(cháng)用［8－10］。
4計算實例
命(mìng)題1:刻度爲空氣(qì)的一台氣體浮(fú)子流量計測量(liàng)氧氣，假設工況(kuàng)溫度和壓力與(yu)刻度狀态相同(tong)，求浮子流量計(ji)示值穩定在30m3/h刻(ke)度時，氧氣的工(gōng)況瞬時流量爲(wèi)多少?
分析可得(dé)，命題是氣體1的(de)标況體積流量(liàng)求氣體2的工況(kuang)體積流量值，因(yīn)此應用如下公(gōng)式:

命題3:一台用(yòng)水标定的液體(tǐ)浮子流量計，測(ce)量硝酸🎯，不考慮(lǜ)粘🌏度🆚對液體流(liú)量的影響，計算(suàn)浮子流量計浮(fú)子🆚穩定在2000L/h時硝(xiao)酸❄️的體積流量(liàng)爲多少?已知浮(fu)子材料爲不鏽(xiù)鋼，密度7920m3/h，檢定介(jie)質水密度998.2m3/h，被測(cè)介質硝酸密度(du)1512m3/h。

3結論
　　從浮子流(liu)量計的結構原(yuan)理、應用特點、刻(kè)度轉換三個方(fang)面介✨紹✂️了浮子(zǐ)流量計的設計(ji)過程和應用。詳(xiang)細闡述了💃🏻如何(hé)進行液體和氣(qi)體介質的換算(suan)計算♻️，将浮子流(liu)量計的應用系(xì)統化，公式化。

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