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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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