摘要
　　轉子流量計(ji) 用于氣體采樣測(ce)量,其指示值與實(shí)際流量因氣壓⁉️、溫(wēn)度的不同會有一(yī)定的誤差,對流量(liang)計的指示值🌈進行(hang)修正後才能得到(dao)真🥰實流量值。本文(wen)介紹了轉🌏子流量(liàng)計指示值在非标(biao)準大氣壓和抽氣(qi)中在流量計入口(kou)處出現負❓壓時兩(liang)種情況下的修正(zhèng)方法,以及氣體采(cǎi)樣測量中的注意(yi)事項。轉子流量計(ji)用🐇于氣體采樣測(ce)量中應注意的問(wen)題
1引言
　　轉子流量(liàng)計是測定氣體流(liú)量(即流率)的常用(yòng)計量器具,在使用(yong)中其讀數值不一(yī)定等于實際的流(liú)量值。從轉子🤟流量(liang)計的讀數獲得正(zheng)确流量值有一定(dìng)條件,一個合格流(liú)量計🍉的刻度是在(zai)标準狀态下得👨‍❤️‍👨到(dao)的,與标準狀态不(bú)同的使用條件需(xū)要對讀數進行修(xiu)正,關于影響讀數(shù)修正的使用條♊件(jian)以及怎樣才能獲(huo)得正确流量值是(shi)本文闡述的内容(róng)。這個問題似乎是(shì)老生常🧑🏽‍🤝‍🧑🏻談,但對某(mǒu)些進行放射性氣(qi)體或🈲氣溶膠的采(cai)樣測量的工作者(zhe)卻時有♌模糊,有待(dài)注意和澄清🔅。
　　轉子(zǐ)流量計工作時,轉(zhuǎn)子(也稱爲浮子)受(shou)到兩個力的作用(yong):一🎯是⛹🏻‍♀️垂直向上的(de)推動力,它等于流(liú)體流經🎯轉子與錐(zhuī)管間的環💯形截面(miàn)形成的壓力差所(suǒ)産生的浮力;另一(yī)是轉子本身垂直(zhi)向下的淨重力。當(dang)壓♋力差與轉子的(de)淨重力相等時,轉(zhuǎn)子處于平衡狀态(tài),即停留在一定位(wèi)置上,轉🥵子停留的(de)高度就反映了流(liu)量的大小。問😘題是(shi)這停留高度與流(liú)量大小兩者之間(jian)的對應關系還與(yǔ)一系列條件(氣壓(ya)、溫度、流體狀态等(děng))有關,本文就這些(xie)方面分别介⛱️紹。
2轉(zhuǎn)子流量計的氣壓(yā)(溫度)效應
　　轉子流(liú)量計的刻度示值(zhi)是在标準狀态(101.3kPa,293K)下(xià)得出的,當用于💘非(fei)标準狀态時使用(yòng)條件下的真實流(liú)量值與讀數值是(shì)不同的,有以🐪下關(guān)系[1]:

　　式中,QS爲使用條(tiao)件下的真實流量(liàng)值;QN爲流量計讀數(shu)(按流量計在标準(zhǔn)條件下刻度的示(shi)值讀出的);PN,PS分别爲(wei)标💃準狀态和使用(yong)條件的絕對氣壓(yā);TN,TS分别爲标準狀态(tài)和使用條件的絕(jue)對溫度。
　　例如:在烏(wū)魯木齊,當轉子流(liu)量計用于氣壓約(yue)爲92.3kPa、氣溫🐆293K條件下,若(ruò)QN=0.85Lmin,則由式(1)得QS=0.89Lmin,真實流(liú)量值大于其讀數(shù)值。
　　在我國内地,氣(qi)壓一般與标準狀(zhuang)态相近(PS≈PN,TS≈TN),此項修正(zhèng)⛹🏻‍♀️問題不大。但在氣(qi)體采樣中如果流(liu)量計上遊連接有(yǒu)過濾器或調節閥(fá)門,有可能使流量(liang)計入口氣壓⭐顯著(zhe)降⭕低,這是🐇氣體采(cǎi)樣測量中常出現(xian)的問題,不可忽視(shi)。這種情況下,氣體(tǐ)真實流量值則按(an)下式計算:

　　式中,QS爲(wèi)使用條件下的真(zhen)實流量值;QS爲流量(liang)計讀數;PN、Pλ分别爲🤞标(biao)準狀态和流量計(jì)入口的絕對氣壓(yā);TN、Tλ分别爲标準狀态(tài)和流量計入口的(de)絕對溫度。情況是(shi)否🏃🏻‍♂️确實如此,下面(miàn)用一實例[2]予以說(shuō)明。

　　圖1所示的氣(qi)流回路可定量觀(guan)測入口抽氣負壓(yā)對流量計📞指示值(zhí)引起的測量誤差(chà)。在流量計入口端(duān)裝一隻調節閥門(men),啓🧑🏽‍🤝‍🧑🏻動抽🔆氣泵抽氣(qì),用調節閥把轉子(zi)流量計調到💃🏻不同(tong)的指示值,用串接(jiē)在氣路入口的煤(mei)氣表(或其他不受(shòu)壓力影響的氣動(dong)儀表)測出相應的(de)實際流量(這應視(shi)作進入氣路的正(zheng)确流量),用壓差計(jì)同時測出調節閥(fá)兩端的壓力差,從(cong)而确定轉子流量(liàng)計的實際入口氣(qì)壓。設🍓環境氣壓等(děng)于标準大氣壓,而(er)流量計入口氣壓(yā)等于💋标準大氣壓(ya)(101.3kPa)減去調節閥兩端(duan)的壓🏃🏻‍♂️差。表1列出了(le)一組觀測值。

　　由表(biao)1可見,調節閥門置(zhì)于轉子流量計的(de)入口端,因給流量(liàng)計造成了抽氣負(fù)壓,使流量計入口(kǒu)氣壓低于标🏃🏻準大(da)氣壓,其指示值與(yǔ)煤氣表測得的實(shi)際流量相比總是(shì)偏🚶‍♀️高,偏高多少與(yǔ)閥門的開合程度(du)(實際是氣路阻力(li)大小)引起的抽🛀氣(qì)負壓大小有關。閥(fá)門關得越小,引起(qi)得抽氣負壓越大(da),偏高的比例越🐇大(da)。當用式(2)修正👌後就(jiù)與煤氣表的測定(ding)值在誤差範圍内(nei)一緻了。
　　必須注意(yì)的是,式(2)與式(1)表面(miàn)上看很相似,其實(shí)在根号中分數線(xian)上下的有關氣壓(yā)、溫度是颠倒的。這(zhè)兩個公式是有區(qū)别的,又是相聯系(xì)的,式(2)可從式(1)導出(chu)如下:
　　首先應明确(que),通常所謂氣體流(liú)量都是體積流量(liàng)(單位時💁間♈流過的(de)氣體體積),而非質(zhì)量流量(單位時間(jian)流過的氣體質量(liàng))。氣體體積是随氣(qi)壓和溫度的變化(hua)而變化的。在使用(yong)條件下,人們通常(cháng)關心的是當地氣(qi)壓、溫❄️度下的體積(ji)或體積流量即使(shi)🔞用條件下的真實(shí)流量。結合到圖1的(de)🔞情況,人們關心的(de)是環境氣壓、溫度(dù)下的🍓體積流量,而(ér)非流量計入口負(fù)壓下的體積流量(liàng)。
将式(1)應用于圖1的(de)情況,可得到流量(liang)計在有入口負壓(ya)(相當于入口氣壓(ya)低于标準大氣壓(ya))下的入口體積流(liu)量Qλ。對Qλ可類似寫成(chéng):

将式(3)代入式(5),即得(de)到式(2)。
　　用表1第一列(lie)爲例,可用數字表(biǎo)達上述關系。入口(kǒu)氣壓爲91.4kPa下的流量(liang)計指示流量爲108.0Lmin,對(duì)應此負壓下的體(ti)積流量,可按式(3)計(jì)算得:

　　即爲表1中修(xiu)正後的流量值。可(ke)見,在氣路中轉子(zǐ)流量計入口有入(ru)口負壓的情況下(xià),用式(2)可直接對流(liú)量讀數值修正得(dé)到真實流量值。
　　以(yi)上說明了轉子流(liu)量計的氣壓效應(ying)的表現與規律,由(yóu)此提出☁️在使用中(zhōng)針對氣壓效應如(rú)何獲得真實流🔅量(liang)值的一些方法和(he)注意事項。
3氣體采(cai)樣測量中的注意(yì)事項
3.1避免流量計(jì)入口負壓
　　将圖1中(zhōng)的采樣裝置和流(liú)量調節閥放在流(liu)量計出💃口端的下(xia)遊将會避免産生(sheng)入口負壓。
　　當有些(xiē)采樣對象(如氣溶(róng)膠、氡子體等)會在(zai)流量計中沉積或(huò)污染流量計影響(xiǎng)采樣時,采樣裝置(zhi)隻能放在流量計(ji)的上遊。這樣流量(liang)計的指示值與實(shi)際流量必然會有(you)誤差。這種誤差有(you)多大視入口負壓(yā)而定,入口🈲負壓越(yue)大,流量計指♋示值(zhi)就偏😘高的誤差越(yue)大。
3.2穩定脈動氣流(liu)
　　用轉子流量計測(ce)量氣體采樣流量(liàng)時對氣流的要求(qiu)是均勻而穩定,若(ruo)是脈動氣流,轉子(zǐ)流量計指示值總(zong)是偏高于實際流(liú)量值,其偏高的誤(wu)差有時可達40%[2]。造成(cheng)脈動氣流主要是(shì)抽氣🚶泵(取樣♊泵)的(de)性能。此外,還可在(zài)采樣氣路中采取(qǔ)穩🏒流措施,例如在(zai)采樣氣路中串接(jiē)緩沖器等,使得脈(mo)動氣流變爲穩定(ding)氣流。
　　這裏推薦一(yī)個好方法,在轉子(zi)流量計的出口端(duān)串接🥰一♊個過濾🈲器(qì),裏面的慮膜能增(zēng)加氣路中氣流的(de)阻力,較好地将脈(mò)動氣流變爲穩定(dìng)氣流。
　　在用皂膜流(liú)量計校準轉子流(liu)量計中,對在氣路(lù)中串接和未⭕串⛹🏻‍♀️接(jie)過濾器進行比較(jiào),結果見表2。

　　表2可見(jiàn),使用了過濾器降(jiang)低了轉子流量計(jì)偏高指示誤差,說(shuo)☔明🧑🏾‍🤝‍🧑🏼過濾器起到了(le)穩流作用,提高了(le)校準精度。
3.3修正流(liú)量值
　　使用時測量(liàng)環境氣壓和流量(liang)計入口氣壓,根據(ju)式(1)和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼(2)計算💋修正,這(zhè)是得到真實流量(liang)值最好的辦法。
4結(jie)語
　　轉子流量計廣(guang)泛用于氣體采樣(yàng)測量。在轉子流量(liang)計刻🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度💚或檢💯驗時(shi)的條件是氣流穩(wěn)定、标準大氣壓和(hé)标準溫🤩度,而在使(shǐ)用時卻不能保證(zhèng),因而對讀數值進(jin)行💋修正是必然的(de)。轉子流⛱️量計在非(fei)标準狀态🧑🏽‍🤝‍🧑🏻使用條(tiao)件下用式(1)對其讀(dú)數值修正可得到(dao)真實流✊量值,對于(yu)流量計入口有負(fù)壓時則用式(2)對其(qí)讀數值修正可得(de)到真實流量值。在(zài)采樣過程中,使用(yong)穩流措施是🌈必要(yao)的,并且選擇脈動(dong)氣流小的抽氣泵(bèng)和負載能力強的(de)泵電源,也可降低(dī)脈動氣流,能保證(zheng)轉子流量計在氣(qì)體🈲采樣測量中的(de)精度。

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