AAA转子流量计的原理及计算x

1、【MeiWei_81 重点借鉴文档】 转子流量计的原理及计算 1 概述 转 子 流 量 计 （ Rotometer ） ， 又 称 浮 子 流 量 计 （ FloatTRpeFlowmeter ），在工业中得到广泛的应用。它可测量 液体、气体和蒸气的流量，宜测中小管径（ DN4250）的流量。 压力损失小且恒定，测量范围比较宽，量程比 1：10，工作可靠 且刻度线性，使用维修方便，对仪表前后直管段长度要求不高。 其测量精确度为 2%左右，受被测液体的密度、粘度、纯净度以 及温度、压力的影响，也受安装垂直度的影响。玻璃管浮子流量 计结构简单，成本低，易制成防腐蚀性仪表，但其强度低。金属 管浮子流

2、量计可输出标准信号，耐高压，能实现流量的指示、积 算、记录、控制和报警等多种功能。 1.1 原理及结构 1.1.1 冲量定理及应用 设一物体的质量为 m，作用其上的力为 F，实际上流体的速度 v， 物体变化路程为 L。那么根据冲量定理可推出 （1） 1.1.2 测量原理及结构 如果将阻挡体置于直立且具有锥度（上大下小）的管道中，就形 成转子式的流量计，它的工作原理如图 1 所示。 当流量增加时， 转子接受流体自下而上的冲力将增加， 因而被冲 向上方，一到达上面，由于流通截面增加，流速减小，冲力也随 之减小。当冲力和差压对转子截面构成的作用力以及粘滞摩擦力 等的合力与转子本身在流体中重量相等时，

3、 转子即处于一平衡状 态，不再上升或下降，这个位置就表示新的流量值。 1.2 计算公式 MeiWei_81 重点借鉴文档】 MeiWei 81 重点借鉴文档】 设转子的显示重量为 Wf （N），流体对转子的作用力为 F（N）， 锥形管与转子间环形截面为 Sa（m2），转子处最大截面积为 Sf （m2），转子体积 Vf（m3），转子密度为 f （Kg/m3），转子长度 为 L（m），流体介质的密度为 （ Kg/m3），重力加速度为 g（m/s2）， 则 因为 m=Vf=SfL代入（ 1）式中，整理后得 考虑到实际情况的因素，加一校正系数 k 变为： （2） 式中： qm为质量流量； qv为体积流

4、量； 为流量系 数。 与转子形状和雷诺数有关， Sa 与转子高度有关。锥管形 转子流量计转子的几何形状和选用的材料及被测流体一定时， 式 （2）等式右边平方根内的值为一常数。当雷诺数大于一定的界 限值时， 为一常数，这样 qm正比于 Sa。 1.3 不同测量介质的换算方法 在实际使用转子流量计过程中，由于被测物体的物性（密度、粘 度等）和状态（温度、压力等）与实验流体的物性和状态不同， 所以必须对测量仪表进行刻度换算和粘度修正，以保证精确度。 1.3.1 液体流量测量的刻度换算 通常测量液体的转子流量计的刻度， 都是用水在 20，1 个大气 压下标定的。按照下式进行刻度换算： （3） 式中：

5、Q1标定时水的体积流量； Q2使用时被测液体的体 积流量； f转子的材质密度； 1标定时的水密度； 2 使用时的被测液体密度； a1水的流量系数； a2被测粘 性液体的流量系数。 MeiWei_81 重点借鉴文档】 MeiWei 81 重点借鉴文档】 当被测液体的密度和水的密度不同但是两者粘度系数相差甚微， 即可忽略粘度变化对流量系数造成的影响， a2/a 1可以当作 1 来计 算。 1.3.2 气体流量测量的刻度换算 测量气体的浮子流量计通常都是在低压、恒温20状态下用压 缩空气进行标定的，然后在换算到标准绝对压力为101325Pa、 温度为 20时的流量值对仪表刻度。当仪表用来测量某一工作

6、 状态下， 任意一种气体的体积流量时， 需将仪表所示刻度值换算 为工作状态的实际流量值。于气体，可以按照下面公式换算： （4） 式中： Qn标定空气在 pn， Tn 状态下的体积流量，即仪表刻 度流量值； Q被测气体由 P，T 状态下的体积流量，即仪表刻 度流量值； pn=101325Pa，Tn=293.15k （标准状态下的绝对压力 和温度）； p，T被测气体在工作状态下的绝对压力和热力学 温度； pnZn分别为标定空气在 pn，Tn 状态下的密度和压缩系数； ， Z分别为标定空气 p，T 在状态下的密度和压缩系数。 当被测气体的湿度较大时， 应考虑水分含量的影响， 气体密度 按下式计算：

7、式中： g为测量条件下干燥气体密度； 为测量条件 下相对湿度； smaR为测量条件下饱和水汽的密度。 1.4 金属管转子流量计 金属管转子流量计与玻璃转子流量计具有相同的测量原理， 不同 的是其锥管由金属制成，这样不仅耐高温、高压，而且能选择适 当的材质以适合各种腐蚀性介质的流量。 流量计采用可变面积式 测量原理， 应用现代高技术手段及先进的元件和器件。 流量计主 要由三大基本部分组成： 测量管；锥形浮子或靶式浮子； 指示器。 浮子的位移量与流量的大小成比例， 通过磁耦合系统， 以不同接 MeiWei_81 重点借鉴文档】 【MeiWei 81 重点借鉴文档】 触方式， 将浮子位移量传给指示器

8、指示出流量的大小。 也可配装 不同的转换器， 将流量值转换成标准的电远传信号， 从而实现远 距离显示、记录、积算和控制功能。金属管转子流量计在指示器 的设计上可以为各种应用场合提供可靠适用的功能组合， 如现场 指针显示、 LCD显示瞬时和累计流量等。在指示器供电选择方面 有电池供电、 24VDC供电、220VAC供电，方式根据现场情况选择。 1.5 选型计算 在选型过程中， 可以根据前面介绍的计算公式和相关设计样本来 确定转子流量计的型号。本文以宏控 LZZ/D 系列转子流量计为 例，介绍如何根据计算公式来确定转子流量计的型号。 已知测量介质为液体，最大流量为： QmaR=303m/h ，常用流量最 3 -5 3 小值 Qmin=10m3/h ，粘度R=3.110-5pags，密度R=810kg/m3， 常用压力 pR=0.49MPa，常用温度 t R=150。根据条件选出合适 的浮子流量计的口径及浮子号。 选择 11Cr18Ni9Ti 材质的浮子， 其密度为 780kg/m3。水在工作状 态时的密度为 954kg/m3，则根据公式（ 3）可以得到 代入最大流量 QmaR=70m3/h 和常用流量最小值 Qmi