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金屬管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理以及公式說明
  • 發(fā)布日期:2023-11-28      瀏覽次數(shù):1720
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      金屬管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理以及公式說明


      金屬浮子流量計(jì)的流量檢測元件是由一根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和一個沿著錐管軸上下移動的浮子組所組成。工作原理如圖1所示:


      被測流體從下向上經(jīng)過錐管1和浮子2形成的環(huán)隙3時(shí),浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力,當(dāng)浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時(shí),浮子便上升,環(huán)隙面積隨之增大,環(huán)隙處流體流速立即下降,浮子上下端差壓降低,作用于浮子的上升力亦隨著減少,直到上升力等于浸在流體中浮子重量時(shí),浮子便穩(wěn)定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應(yīng)關(guān)系。


      體積流量Q的基本方程式如下:


      (1)當(dāng)浮子為非實(shí)芯中空結(jié)構(gòu)(放負(fù)重調(diào)整量)時(shí),則 (2)式中 α--儀表的流量系數(shù),因浮子形狀而異; ε--被測流體為氣體時(shí)氣體膨脹系數(shù),通常由于此系數(shù)校正量很小而被忽略,且通過校驗(yàn)已將它包括在流量系數(shù)內(nèi),如為液體則 ε=1;


      △F--流通環(huán)形面積,m2;


      g--當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,m/s2;


      Vf--浮子體積,如有延伸體亦應(yīng)包括,m3;


      ρf--浮子材料密度,kg/m3;


      ρ--被測流體密度,如為氣體是在浮子上游橫截面上的密度,kg/m3;


      Ff--浮子工作直徑(最大直徑)處的橫截面積,m2;


      Gf--浮子質(zhì)量,kg。


      流通環(huán)形面積與浮子高度之間的關(guān)系如式(3)所示:


      當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已定,則d、 β為常量。式中有h的二次項(xiàng),一般不能忽略此非線性關(guān)系,只有在圓錐角很小時(shí),才可視為近似線性。


      m2 (3)式中 d--浮子最大直徑(即工作直徑),m;


      h--浮子從錐管內(nèi)徑等于浮子最大直徑處上升高度,m;


      β--錐管的圓錐角; a、b--常數(shù)。


      口徑15-40mm透明錐形管浮子流量計(jì)典型結(jié)構(gòu)如圖2所示。透明錐形管4用得普遍是由硼硅玻璃制成,習(xí)慣簡稱玻璃管浮子流量計(jì)。流量分度直接刻在錐管4外壁上,也有在錐管旁另裝分度標(biāo)尺。錐管內(nèi)腔有圓錐體平滑面和帶導(dǎo)向棱筋(或平面)兩種。浮子在錐管內(nèi)自由移動,或在錐管棱筋導(dǎo)向下移動,較大口平滑面內(nèi)壁儀表還有采用導(dǎo)桿導(dǎo)向。


      圖3是直角型安裝方式金屬管浮子流量計(jì)典型結(jié)構(gòu),通常適用于口徑15-40mm以上儀表。錐管5和浮子4組成流量檢測元件。套管(圖3未表示)內(nèi)有導(dǎo)桿3的延伸部分,通過磁鋼耦合等方式,將浮子的位移傳給套管外的轉(zhuǎn)換部分。轉(zhuǎn)換部分有就地指示和遠(yuǎn)傳信號輸出兩大類型。除直角安裝方式結(jié)構(gòu)外還有進(jìn)出口中線與錐管同心的直通型結(jié)構(gòu),通常用于口徑小于10-15mm的儀表。



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