浮子流量计压力损失的实验研究.pdf

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1、检测与仪表化工自动化及仪表，2010，37(1)：56-59ContmlandInstrumentsinChemicalIndustry浮子流量计压力损失的实验研究补立华1一，张涛1，孙立军1(1．天津大学电气与自动化工程学院，天津300072；2．石家庄铁路职业技术学院，石家庄050041)摘要：在相同流动条件下，对不同口径、不同流量范围的锥管浮子流量计和孔板浮子流量计的压力损失进行了实验研究。实验研究发现，浮子流量计的压力损失并非定值，而是随流量的增大而增大；和锥管浮子流量计相比，相同口径的孔板浮子流量计的压力损失更大。考虑流体粘性后，分析了浮

2、子流量计实际压力损失的构成，并以100rnmI；7径的锥管浮子流量计和孔板浮子流量计为例，对其压力损失进行了估算。关键词：锥管浮子流量计；孔板浮子流量计；压力损失；实验研究中图分类号：THSl4文献标识码：A文章编号：1000-3932(2010)01-00564)41弓l言浮子流量计原理简单，应用面广，适用于中小流量的测量，特别是金属管浮子流量计，工作可靠，是过程控制领域最重要的流量仪表之一。有关浮子流量计的各种经典文献。刘都指出：在测量过程中，浮子前后的压降始终保持不变，称之为恒压降流量计；而各生产厂家的使用说明书中却指明是最大压力损失。同时普

3、遍认为，孔板浮子流量计的压力损失比锥管浮子流量计的压力损失大得多。为了研究浮子流量计的压力损失究竟如何，本文对某公司生产的口径100mm(下文简称DNloo)流量范围6．3～63m3／h和El径80rain(下文简称DNSO)流量范围2．5—25m3／h的金属管锥管浮子流量计和金属管孔板浮子流量计的压力损失进行了实验测试，并根据实验结果进行了分析。2压力损失的理论计算浮子流量计的检测元件由锥管和沿锥管中心轴上下移动的浮子组成，如图1(a)所示。如图2所示，浮子受到压差力E、浮力兄和重力形的作用，压差力和浮力构成浮子所受升力。被测流体自下而上流过浮子

4、流量计时，若浮子所受升力大于浮子的重力，浮子便上升。浮子上升时，浮子和锥管问的环形面积随之增大，则环形处流体流速下降，浮子上下截面差压降低，作用于浮子上的升力随之减少。当升力等于浮子重力时，浮子便稳定在某一高度h，因此h反映了被测流量大小，这种浮子流量计称为锥管浮子流量计。另一种浮子流量计如图l(b)所示，管体上嵌入孔板，锥角位于浮子上，结构和加工更为简单，称之为孔板浮子流量计，工作原理与锥管浮子流量计相同‘1,2,10】。(a)锥管浮子(b)孔板浮子图1浮子流量计结构示意图图2浮子受力示意图(1)浮子受到的压差力F。。Fl=(p1一P2)。Af(

5、2)浮子重力形。Ⅳ=％rg(3)浮子受到的浮力F2。Ft=v—g浮子稳定的悬浮于某一高度h时，浮子上、下表面的差压△p为：AP：P。-P2：,—,g—v,广-pgv,P2(1)印2A2——■r一‘lJ儿f式中：Pl——浮子下表面的压力，kPa；p：——浮子上表面的压力，kP8；m——浮子密度，kg／m3；p——流体密度，kg／m3；A，——浮子迎流面积，m2；K——收稿Et期：2009．09．11(修改稿)毋第1期朴立华等．浮子流量计压力损失的实验研究·57·浮子体积，m3。对于特定的浮子流量计，式(1)中各参数为定值，则在测量过程中△p不变。流体

6、流过最小环形面积处的平均流速“为：。一上／猃一瓦～一P(2)式中：C——阻力系数。由式(2)可知，不管浮子停留在什么位置，流体流过环形面积的平均流速／／,是一个常数⋯。从以上分析可以看出，式(1)的推导过程中忽略了浮子受到的粘性摩擦力，是把流体看成无旋、无粘的理想流体来处理的。浮子流量计的结构参数如表l所示。浮子材质为不锈钢，密度P，=7900kg／m3，被测介质为水，20℃时的密度P=998．2kg／m3，由表1和式(1)，压力损失的理论计算值如表2所示。表1浮子流量计结构参数DNlooDN80锥管浮子孔板浮子锥管浮子孔板浮子Af／ram252．

7、81059．44733．9

8、0238．705K／ram3281．904345．321148．28l248．466表2压力损失理论计算值kPaIDNl00DN80l锥管浮子孔板浮子锥管浮子孔板浮子I3．61053．9292．95844．3423浮子流量计压力损失的实验研究3．1实验装置水流量标准装置如图3所示，采用水塔稳压(32．5m)⋯，能够分别使用称重法和标准表法对流量计进行检定，称重法的标准不确定度为0．05％。实验中，先用称重法对标准表进行检定，使其精度达到0．3％，然后用标准表法调整流量，对浮子流量计的压力损失进行测量。16图3液体流量标准

9、装置注：l——进水阀；2——过滤罐；3——标准表；4——电动调节阀；5——平衡罐；6——排污阀；7——支撵板；8——金属管