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容積式流量計的壓力損失特性

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計量器具許可證
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計量器具許可證
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  容積式流量計的壓力損失特性

容積式流量計的壓力損失特性
流體流過容積式流量計時,將產生不可恢復的壓力降稱為壓力損失,一般用Δp表示。其大小可通過安裝在流量計進出口的差壓計來測量。
引起容積式流量計壓力損失的原因有兩個方面,一是由于流量計測量元件動作的機械阻力引起的壓力損失;而是由于流體粘性造成的流動阻力引起的壓力損失。由于容積式流量計內部的測量元件(轉子、活塞、刮板等)的動作是在流體壓力作用下進行的,流體要使流量計動作運行,必然要消耗一部分能量,這部分能量消耗最終以流量計前后的不可恢復壓力損失的形式表現出來。顯然,流量越大,壓力損失Δp就越大,流體粘性越大,壓力損失Δp也越大。
與其他流量計相比,容積式流量計的壓力損失時比較大的,尤其是在測量高粘度流體時。它跟流量的關系并非線性。低粘度時呈二次曲線的規律變化,如圖2-16和圖2-17所示,它們分別表示液體和氣體的容積式流量計的壓力損失曲線。從圖中可以看出,壓力損失隨流量的增加而增加;對于液體流量計,它還隨著粘度的增加而增加,對于氣體流量計,壓力越高,壓力損失也越大。
流量計壓損曲線
上面我們分析了液體和氣體流量計的壓力損失隨流量大小的變化情況,下面我們進一步分析壓力損失對流量計誤差特性的影響。
一般來說,對于給定的流量計,它產生漏流的間隙是一定的(忽略測量元件磨損的情況),在一定的間隙下,通過流量計間隙的樓流量Δq與流量計前后的壓力差(壓力損失)有一定的關系。我們可以用兩種模型來表示這種關系。
1.層流模型
當流量計的間隙較小,通過流量計的流體粘度又較高時,可以認為通過流量計間隙的漏流是粘性流動,其樓流量可以表示為:
Δq=C1*Δp/η (2-11)
式中:
C1--與流量結構有關的常數;
Δp--流量計前后壓差(壓力損失);
η--流體動力粘度
2.紊流模型
當流量計的間隙相對較大,通過流量計的流體粘度又較小時,可以認為通過流量計間隙的漏流是紊流流動,幾乎不受流體粘度的影響,其漏流量可以表示為:

式中
C2--與流量計結構有關的常數;
Δp--流量計前后壓差(壓力損失);
ρ--流體密度
上述流量計間隙較小,粘度較大,或流量計間隙較大,粘度較小等表述只是一種模糊的說法,其實式2-11和2-22所示的模型具有較強的針對性。前者用于液體介質,后者用于氣體介質。也就是說,同樣的間隙,對于液體介質來說可能屬于較小的間隙,流動呈層流狀態,而對于氣體來說可能屬于較大的間隙,流動呈紊流狀態。
從式2-11和2-12可以看到,隨著差壓Δp的增加,樓流量也增加。所以前面在分析流量計誤差特性時假設的漏流量為常數并不符合實際情況。實際的情況是,隨著通過流量計流量的增加,流量計前后的壓力損失也增加,漏流也隨著增加。有時漏流增加的速度比流量還快,這就是有的容積式流量計為什么在流量很大時其誤差曲線要向負方向傾斜的原因。


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