本(běn)文應用(yong)流體力(lì)學有關(guan)理論探(tàn)讨了介(jiè)質粘性(xìng)時轉子(zǐ)流量計(jì) 示值影(ying)響的基(jī)本規律(lü),并以甘(gān)油水溶(róng)液爲工(gōng)作介質(zhì),在流量(liang)标準裝(zhuang)置上獲(huo)得了LZB,10,6三(sān)種轉子(zǐ)流量計(jì)統一的(de)👈粘性修(xiū)正公式(shi)🔅。結果🚶‍♀️表(biao)明結果(guǒ)的趨勢(shi)基本一(yi)緻,統一(yi)的拈性(xing)修正公(gong)式與實(shí)驗值的(de)❓最大偏(piān)差爲3.3%。
　　轉(zhuǎn)子流量(liang)計由于(yú)具有結(jie)構簡單(dān)、成本低(di)、使用方(fāng)便、量程(cheng)🆚範👌圍寬(kuan)等優點(dian),廣泛地(dì)應用于(yu)工業生(shēng)産及科(kē)學研究(jiu)中,但是(shi)轉子🌏流(liu)量計的(de)使用如(ru)同其他(ta)流量⛱️計(jì)一樣,遇(yu)到标定(ding)介質與(yǔ)使用介(jiè)質粘性(xìng)不一緻(zhì)的💃問題(ti).即轉子(zi)流量計(ji)在标定(ding)條件下(xia)使用标(biao)定介質(zhì)所獲得(de)的刻度(du)流量,當(dang)使🌍用在(zai)實際工(gong)作條件(jian)下工作(zuo)介質的(de)粘性與(yu)标定介(jie)質不💯同(tóng)時,它的(de)刻度應(yīng)當作如(rú)何修正(zheng).對于這(zhè)個問題(tí),國内外(wai)許多學(xué)者作了(le)大量的(de)研究.這(zhè)些研✨究(jiu)從方法(fa)上講可(ke)分爲兩(liang)大類,一(yi)類着重(zhong)于盡可(ke)能地消(xiao)除粘性(xìng)影響的(de)新型浮(fu)子的設(she)計t’l,以期(qi)避開由(yóu)于标定(ding)介質與(yǔ)工作介(jie)質粘性(xing)不同引(yǐn)起的示(shì)值修正(zhèng);另一🈲類(lei)研究則(ze)是着眼(yǎn)于對🐆現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子流量(liang)計通過(guò)試驗找(zhao)出其粘(zhan)性修正(zhèng)曲線,獲(huo)得在㊙️不(bu)同粘性(xìng)的工作(zuò)介質下(xià)流量的(de)轉換關(guan)系〔“~6].
　　上述(shu)兩種方(fāng)法對轉(zhuan)子流量(liang)計粘性(xìng)影響的(de)研究有(you)一🈲定🏒的(de)🤞推動作(zuò)用,但從(cóng)目前的(de)工作來(lai)看尚存(cun)在一定(dìng)的問題(tí).采用第(di)一種方(fāng)法,可以(yi)找到一(yi)種粘性(xing)影響減(jian)小✂️很多(duō)的浮子(zi),如盤形(xíng)浮🔴子的(de)粘性影(ying)響即爲(wèi)老式浮(fú)子的25%,但(dàn)盤形浮(fú)子重量(liang)👈小,這樣(yàng)轉子流(liú)量計的(de)量程也(yě)小,無法(fa)用于實(shi)際生産(chan)。此外,盡(jin)管盤形(xíng)浮子的(de)粘性影(ying)響極大(da)地降低(di),但問題(ti)是仍然(ran)存♉在粘(zhān)性影響(xiang),因此還(hái)是要尋(xún)求粘性(xìng)影響的(de)修正.對(duì)第二種(zhǒng)方法,目(mù)前大都(dou)用㊙️機油(yóu)作工作(zuò)介質,并(bing)用加溫(wēn)改變粘(zhān)性的📐辦(ban)法來獲(huò)得❌實驗(yan)曲線.衆(zhōng)所周知(zhī),采用對(dui)機油加(jia)溫的辦(ban)法,實際(jì)上改變(biàn)了介質(zhì)的3個參(cān)數,即💚溫(wēn)度、粘度(dù)、密度。這(zhe)3個對轉(zhuan)子流量(liang)計有影(ying)響的參(cān)數㊙️中,密(mì)度的影(yǐng)響是可(kě)以區🌈分(fen)出來的(de);但是溫(wēn)度與粘(zhan)度的影(yǐng)響♈互相(xiàng)交叉,很(hen)難區分(fèn)。因此由(you)💯這些實(shí)驗得到(dào)的結果(guo),實際上(shàng)至少是(shi)兩個因(yīn)素影響(xiǎng)的綜合(hé),不🔞能獲(huò)得介質(zhì)粘性這(zhe)單一因(yin)素對轉(zhuǎn)子流量(liang)計示值(zhí)的影響(xiǎng)及其修(xiu)正.迄今(jīn)爲止的(de)上述兩(liang)個方面(miàn)的研究(jiū)還有一(yī)個問題(ti)是均爲(wèi)💋實驗研(yan)究,理論(lun)研🌏究偏(pian)少.鑒于(yú)上述情(qíng)況,本文(wen)拟運用(yong)流體力(lì)學基本(ben)理🆚論,分(fèn)析轉子(zǐ)的運動(dòng),導出轉(zhuǎn)子流量(liàng)計的數(shu)學🌏模型(xíng),從而💜得(dé)出轉子(zǐ)流量計(ji)粘㊙️性修(xiū)正的理(lǐ)論㊙️曲線(xian)。在實驗(yàn)中采用(yong)不同濃(nong)度的甘(gān)油作介(jiè)質并将(jiang)實驗結(jié)果進行(hang)👉密💃🏻度修(xiū)正,得到(dao)以理論(lùn)爲🚩基礎(chu),經實驗(yan)驗證的(de)轉子流(liú)量計粘(zhān)性修正(zhèng)公式.
1轉(zhuǎn)子流量(liang)計的數(shù)學模型(xing)
轉子流(liu)量計的(de)轉子在(zai)處于某(mou)一平衡(héng)位置時(shi)受到下(xià)述幾🈲個(gè)力的作(zuò)用(見圖(tu)1):自上而(ér)下的力(li)
a.浮子重(zhong)力Gf=ρfVfg
式中(zhōng)ρf—浮子的(de)平均密(mì)度
Vf—浮子(zǐ)的體積(jī)g
g—當地重(zhòng)力加速(su)度
b.流體(tǐ)對浮子(zǐ)頂部的(de)壓力p2
自(zi)下而上(shang)的力
a.浮(fú)子所受(shou)的浮力(lì)
Ff=pVfg
式中ρ—介(jie)質的密(mi)度
b.流體(tǐ)對浮子(zi)底部的(de)壓力p1
c.浮(fú)子與被(bèi)測介質(zhi)的粘性(xing)摩擦力(li)N,這個力(li)有兩個(gè)分量N,與(yu)N2,鑒🧑🏾‍🤝‍🧑🏼于錐(zhui)管及浮(fu)子的軸(zhou)對稱性(xìng),N,自相平(píng)衡.
浮子(zi)在平衡(heng)位置時(shí)的力平(píng)衡方程(chéng)爲
P1S+N2+F1=P2S+G　　　　　　(1)
即(P1- P2) S+ N2=(ρf-ρ)Vfg　　　　(2)
式(shi)中S—浮子(zǐ)最大截(jié)面積
浮(fú)子處在(zài)任一平(ping)衡位置(zhi)時P1- P2爲常(chang)數,因此(cǐ)從式(2)有(yǒu)Nz=const?? (3)　　
假設浮(fu)子處于(yu)某一平(ping)衡位置(zhì)時,浮子(zǐ)與管壁(bì)間流體(tǐ)流動爲(wèi)層流,有(you)

式中t—流(liu)動流體(ti)的切應(ying)力
m—介質(zhi)粘度
u—r方(fāng)向流體(ti)速度分(fèn)量
uz—Z方向(xiang)流體速(sù)度分量(liàng)
對錐管(guǎn)錐度較(jiao)小的轉(zhuan)子流量(liàng)計有



　　從(cong)式(16)即可(ke)由已知(zhi)粘度爲(wèi)m1的介質(zhi),其通過(guò)轉子流(liu)量計流(liú)量💃🏻爲Q,浮(fu)子最大(da)橫截面(miàn)所在平(píng)面錐管(guan)半徑爲(wèi)RI2max的情🙇🏻形(xíng)時;求得(de)粘度爲(wei)m2的介質(zhì),流量同(tóng)樣爲Q時(shi),浮子💚最(zui)大橫截(jié)面所在(zai)平面錐(zhuī)管的半(ban)徑爲RII2max.由(yóu)此即可(ke)知道浮(fu)子的相(xiang)應位置(zhi)👨‍❤️‍👨,從而求(qiu)得粘度(du)爲産✏️:的(de)介質通(tong)過錐管(guǎn)時的流(liu)量與浮(fú)子位置(zhi)的關系(xì)。再與已(yǐ)知的召(zhào):介質的(de)流量與(yǔ)浮子位(wei)置關系(xi)曲線比(bi)較,即可(ke)獲🚩得轉(zhuǎn)子流量(liang)計的粘(zhan)度修正(zhèng)曲線。
　　理(li)論計算(suan)結果見(jiàn)圖2,3,4的虛(xū)線.從圖(tú)中可以(yi)看出:随(sui)着介質(zhì)粘度的(de)上升,介(jie)質流量(liàng)明顯下(xià)降.這是(shi)因爲在(zai)🚩介質🤞粘(zhan)度上升(sheng)㊙️的同時(shí),浮子爲(wèi)了保持(chi)其粘性(xìng)阻力的(de)不變性(xìng)而減小(xiǎo)速度的(de)徑向梯(ti)度,導緻(zhì)介質流(liu)量的減(jiǎn)小.這個(gè)趨勢與(yu)式(10)的結(jié)果是一(yi)緻的.


2實(shí)驗研究(jiū)
　　本文用(yòng)動态質(zhì)量法标(biao)準裝置(zhì)測量通(tong)過轉子(zi)流量計(ji)的介質(zhi)流量.使(shi)用的介(jie)質爲甘(gān)油水溶(rong)液,即用(yòng)在甘油(yóu)中加入(rù)不等量(liang)☁️水的辦(ban)法來改(gǎi)變介質(zhì)的粘度(dù)。
　　在甘油(yóu)中加入(rù)水以後(hou),在介質(zhi)粘度發(fa)生變化(hua)的同㊙️時(shi)介質的(de)密度也(yě)發生變(biàn)化.爲了(le)将介質(zhi)密度變(biàn)化對轉(zhuan)子流量(liàng)計示值(zhí)的影響(xiang)與介質(zhi)粘性變(bian)化對轉(zhuǎn)子流量(liàng)計示值(zhí)的影響(xiǎng)區分開(kāi)來.先用(yòng)下式将(jiang)所有實(shí)驗數據(ju)都修正(zhèng)到✉️與20℃水(shuǐ)的密度(dù)對應的(de)流量值(zhi)

　　實驗采(cai)用國産(chǎn)LZB-15 LZB-10 LZB-6玻璃轉(zhuǎn)子流量(liàng)計,每種(zhǒng)各實驗(yan)2台.沒🏃‍♂️個(gè)流👣量刻(ke)度在每(měi)個粘度(dù)值時測(cè)量3次取(qu)平均,實(shí)驗結果(guo)見圖2 3 4的(de)實線.
折(she)現曲線(xian)課回歸(guī)成下述(shu)關系:
Q=a(m)+b(m)m+c(m) m2　　　　(18)
式(shì)中m=R2/R1
　　由于(yú)這些不(bu)同型号(hao)的轉子(zǐ)流量計(jì)各不幾(ji)何相似(si),也🚶‍♀️不流(liú)體動力(li)相似,因(yīn)此上述(shu)a,b,c對不同(tong)型号的(de)轉子流(liú)量計是(shi)不相💜同(tong)的。
對于(yu)LZB一15型
a=374.15一(yi)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(yú)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(xíng)
a=-155.641 +154.726m
b=6.2479+7.602m
c=一0.061789 +0.12932 m
　　理論(lun)計算的(de)結果與(yu)實驗值(zhí)的最大(dà)偏差不(bu)超過3.3%
3讨(tao)論
a.理論(lùn)模型推(tuī)導時實(shi)際上用(yong)的是一(yī)元流動(dòng)模型,因(yīn)🏃🏻‍♂️此對錐(zhuī)管錐度(du)小的玻(bo)璃轉子(zǐ)流量計(jì)理論與(yu)實驗值(zhi)吻合較(jiào)好.
b.理論(lun)結果是(shì)在層流(liú)流動前(qian)提下得(de)到的.證(zhèng)明對LZB一(yi)15, LZB一10,LZB一6三(sān)類轉子(zǐ)流量計(jì)理論計(ji)算與實(shi)驗基本(ben)一緻,因(yin)此對這(zhè)些流量(liang)計該模(mo)型是可(ke)行的。
c.由(you)于條件(jian)的限制(zhì),特别是(shi)試驗對(duì)象的品(pǐn)種、規格(gé)、數量都(dōu)不多,因(yin)此可能(néng)使本文(wen)的試驗(yàn)結果産(chan)生很大(dà)的局限(xian)性,隻能(neng)是個🏃方(fang)法性的(de)探讨,大(dà)量的問(wen)題有待(dai)于考量(liàng)。

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