摘要(yào)
　　轉子流量(liàng)計 用于氣(qi)體采樣測(ce)量,其指示(shì)值與實際(jì)流量因氣(qì)壓、溫🔞度的(de)不同會有(yǒu)一定的誤(wù)差,對流量(liang)計的指示(shì)值進行修(xiu)正後才能(neng)得到真實(shi)流量值。本(ben)文介紹了(le)轉子流量(liang)計指示值(zhí)在非标準(zhǔn)大氣壓和(hé)抽氣中在(zài)流量計入(rù)口處出現(xian)負壓時兩(liǎng)種情況下(xia)的❓修正方(fāng)法♻️,以及氣(qi)體采樣測(cè)量中的注(zhù)意事項。轉(zhuan)子流量計(jì)用💁于氣體(tǐ)采樣測量(liang)中應注意(yi)的問題
1引(yǐn)言
　　轉子流(liu)量計是測(cè)定氣體流(liú)量(即流率(lü))的常用計(ji)量器具⛷️,在(zài)使用中其(qí)讀數值不(bú)一定等于(yú)實際的流(liú)量值。從轉(zhuan)子流量計(jì)的讀數獲(huo)得正确流(liu)量值有一(yi)定條件,一(yi)個合格流(liu)量計的刻(ke)度是在标(biāo)準狀态下(xià)得🌈到的,與(yǔ)标準狀态(tài)不同的使(shǐ)用條件需(xū)要🔱對讀數(shù)進行修正(zheng),關于✌️影響(xiǎng)讀數修🔱正(zhèng)的使用條(tiao)件以及怎(zen)樣才能獲(huò)得正🏃确🤞流(liú)量值是本(ben)文闡述的(de)内容。這個(gè)問題似乎(hu)是老生常(chang)談,但對⭐某(mou)些進行㊙️放(fàng)射性氣體(ti)或氣溶膠(jiāo)的采樣測(cè)量🈲的工作(zuo)者卻時有(you)模糊,有待(dai)注意和澄(cheng)清。
　　轉子流(liu)量計工作(zuò)時,轉子(也(yě)稱爲浮子(zǐ))受到兩個(gè)力的作㊙️用(yong):一是垂直(zhí)向上的推(tui)動力,它等(děng)于流體流(liu)經轉子與(yu)錐管間的(de)環✊形截面(miàn)形成的壓(yā)力差所産(chǎn)生的浮力(lì);另一是轉(zhuǎn)子本身垂(chuí)直向下的(de)淨重力。當(dāng)壓力差與(yǔ)轉子的淨(jìng)重力相等(deng)時,轉子處(chù)于平衡狀(zhuàng)态,即停留(liú)在一定位(wèi)置上,轉子(zǐ)停留的高(gāo)度就反映(yìng)了流量的(de)大小。問題(ti)是這停留(liu)高度與流(liú)量大小兩(liǎng)者之間的(de)對🛀應關系(xi)還與一系(xì)列條件♻️(氣(qì)壓、溫度、流(liu)體🏃🏻‍♂️狀态等(děng))有關,本文(wén)就這些方(fang)面分别介(jiè)紹🔅。
2轉子流(liu)量計的氣(qi)壓(溫度)效(xiào)應
　　轉子流(liú)量計的刻(kè)度示值是(shi)在标準狀(zhuàng)态(101.3kPa,293K)下得出(chū)的,當用‼️于(yu)非标準狀(zhuàng)态時使用(yong)條件下的(de)真實流量(liang)值與讀數(shù)值是不同(tong)的,有以下(xià)關系[1]:

　　式中(zhōng),QS爲使用條(tiáo)件下的真(zhen)實流量值(zhí);QN爲流量計(ji)讀數(按流(liu)量計在🔅标(biāo)準條件下(xia)刻度的示(shì)值讀出的(de));PN,PS分别🐉爲标(biāo)準狀态和(he)使用條件(jiàn)的絕對氣(qì)壓;TN,TS分别爲(wei)标準🆚狀态(tài)和使用條(tiáo)📞件的絕對(duì)溫度。
　　例如(ru):在烏魯木(mù)齊,當轉子(zi)流量計用(yong)于氣壓約(yuē)爲92.3kPa、氣溫293K條(tiao)件下,若QN=0.85Lmin,則(zé)由式(1)得QS=0.89Lmin,真(zhēn)實流量值(zhi)大于其讀(du)數值🌈。
　　在我(wo)國内地,氣(qì)壓一般與(yu)标準狀态(tài)相近(PS≈PN,TS≈TN),此項(xiàng)修正問題(ti)不💃🏻大。但在(zài)氣體采樣(yàng)中如果流(liu)量計上遊(you)連接有過(guò)濾器或調(diao)節閥門,有(yǒu)可能使流(liú)量計入口(kǒu)氣壓顯著(zhe)降低,這是(shi)氣體采樣(yang)測量中常(cháng)出現的問(wen)題,不🛀🏻可忽(hū)視。這種情(qíng)況下,氣體(tǐ)真實流量(liàng)值則按下(xià)式計算:

　　式(shi)中,QS爲使用(yòng)條件下的(de)真實流量(liang)值;QS爲流量(liang)計讀數;PN、Pλ分(fèn)别爲标‼️準(zhǔn)狀态和流(liu)量計入口(kou)的絕對氣(qi)壓;TN、Tλ分别爲(wei)标準狀态(tài)和流量計(ji)入口的絕(jue)對溫度。情(qíng)況是否✨确(què)實如此,下(xià)面用一實(shí)例[2]予以說(shuō)明。

　　圖(tú)1所示的氣(qi)流回路可(ke)定量觀測(cè)入口抽氣(qi)負壓對流(liu)量計指示(shì)值引起的(de)測量誤差(cha)。在流量計(ji)入口端🔴裝(zhuāng)一隻調✨節(jie)閥門,啓動(dòng)抽氣泵抽(chōu)氣,用調節(jie)閥把轉✊子(zi)流量💞計調(diao)到不同的(de)指示值,用(yòng)串接在氣(qi)路入口的(de)煤氣表㊙️(或(huò)其他不受(shòu)壓力影響(xiang)的氣動儀(yi)表)測出相(xiàng)應的實際(ji)流量(這應(yīng)視🏃🏻作進入(ru)氣路的正(zheng)确流量),用(yong)壓差計同(tóng)🐆時測出調(diao)節閥兩😍端(duān)的壓力差(cha),從而确定(dìng)轉子流量(liang)計的🚶實際(jì)入口氣壓(yā)。設環境氣(qi)壓等于标(biāo)準大氣壓(yā),而流量㊙️計(jì)入口氣壓(ya)等于标準(zhǔn)大氣壓(101.3kPa)減(jiǎn)去調節閥(fá)兩端的壓(ya)差。表1列出(chu)了一組觀(guān)測值。

　　由表(biao)1可見,調節(jiē)閥門置于(yu)轉子流量(liàng)計的入口(kǒu)端,因⛱️給🈲流(liú)🍓量計造成(cheng)了抽氣負(fu)壓,使流量(liang)計入口氣(qì)壓低⚽于标(biao)準大氣壓(yā),其指示值(zhí)與煤氣表(biao)測得的實(shi)際流量相(xiàng)比👣總是偏(pian)高,偏高多(duo)少與閥門(men)的開合程(chéng)度(實際是(shì)氣路阻力(lì)大小)引起(qǐ)的抽氣負(fù)壓大小有(yǒu)關。閥門關(guan)得越小,引(yǐn)起得抽氣(qì)負壓越大(da),偏高的比(bǐ)例越大。當(dāng)用式(2)修正(zhèng)後就與煤(mei)氣表🥵的測(cè)定值在誤(wu)差範圍内(nèi)一緻了。
　　必(bi)須注意的(de)是,式(2)與式(shi)(1)表面上看(kan)很相似,其(qí)實在根号(hao)中分數線(xian)上下的有(you)關氣壓、溫(wen)度是颠倒(dao)的。這兩個(ge)公式是有(you)區别的,又(you)是相聯系(xì)的,式(2)可從(cong)式(1)導出如(ru)下:
　　首先應(ying)明确,通常(chang)所謂氣體(ti)流量都是(shì)體積流量(liàng)(單☔位時💃間(jian)🔱流過🈲的氣(qi)體體積),而(ér)非質量流(liú)量(單位時(shi)間流過🎯的(de)氣體質量(liàng))。氣體體積(ji)是随氣壓(ya)和溫度的(de)變化而變(biàn)化的。在使(shǐ)用條件下(xia),人們通常(chang)關心的是(shì)當地氣壓(yā)、溫度下的(de)體積或體(ti)積流量即(jí)使用條件(jiàn)下的真實(shi)流量🌂。結合(hé)到圖1的❤️情(qíng)況,人們關(guan)心的是環(huan)境🛀🏻氣壓、溫(wēn)度下的體(tǐ)積流量,而(er)非流量計(ji)入口負壓(yā)下的體積(jī)流量。
将式(shì)(1)應用于圖(tú)1的情況,可(kě)得到流量(liang)計在有入(ru)口負壓⭕(相(xiang)當于入口(kou)氣壓低于(yu)标準大氣(qì)壓)下的入(rù)口體積流(liu)量Qλ。對Qλ可類(lèi)🌈似寫🛀成:

将(jiāng)式(3)代入式(shì)(5),即得到式(shì)(2)。
　　用表1第一(yī)列爲例,可(ke)用數字表(biao)達上述關(guān)系。入口氣(qì)壓⭐爲😘91.4kPa下的(de)流量計指(zhǐ)示流量爲(wei)108.0Lmin,對應此負(fu)壓下的體(ti)積流量,可(ke)🙇🏻按式🤟(3)計算(suan)得:

　　即爲表(biǎo)1中修正後(hòu)的流量值(zhi)。可見,在氣(qì)路中轉子(zǐ)流量計入(ru)口有入口(kou)負壓的情(qíng)況下,用式(shi)(2)可直接對(duì)流量讀數(shù)值修正得(de)到真實流(liú)量值。
　　以上(shang)說明了轉(zhuǎn)子流量計(ji)的氣壓效(xiao)應的表現(xian)與規🏃‍♂️律,由(yóu)此提出在(zai)使用中針(zhēn)對氣壓效(xiao)應如何獲(huò)得真實流(liú)量值㊙️的一(yī)些方💁法和(hé)注意事項(xiàng)。
3氣體采樣(yàng)測量中的(de)注意事項(xiang)
3.1避免流量(liang)計入口負(fu)壓
　　将圖1中(zhōng)的采樣裝(zhuang)置和流量(liang)調節閥放(fang)在流量計(ji)出口端的(de)下遊将會(hui)避免産生(sheng)入口負壓(ya)。
　　當有些采(cǎi)樣對象(如(ru)氣溶膠、氡(dong)子體等)會(huì)在流量計(ji)中🚶沉積或(huo)污染流量(liàng)計影響采(cai)樣時,采樣(yang)裝置隻能(néng)放在流量(liàng)計的上遊(yóu)。這樣流量(liang)計的指示(shì)值與實際(jì)流量必然(rán)會有誤差(chà)。這種誤差(cha)有多大視(shi)入口負壓(yā)而定,入口(kou)負壓越大(dà),流量計指(zhǐ)示值就偏(pian)高的誤差(cha)⛷️越大。
3.2穩定(dìng)脈動氣流(liu)
　　用轉子流(liú)量計測量(liàng)氣體采樣(yang)流量時對(duì)氣流的要(yao)求是均🐇勻(yun)而穩定,若(ruò)是脈動氣(qi)流,轉子流(liú)量計指示(shi)值總🌍是偏(pian)🛀高于實際(ji)✔️流量值,其(qí)偏高的誤(wu)差有時可(kě)達40%[2]。造成脈(mo)動氣流主(zhǔ)要⭕是抽氣(qi)泵(取樣泵(beng))的性能。此(cǐ)外,還可在(zài)采樣氣路(lù)中采取穩(wěn)流措施,例(li)如在采樣(yàng)🏃🏻‍♂️氣路中串(chuàn)接緩沖器(qì)等,使得脈(mò)動氣流🔅變(biàn)爲穩定氣(qì)流。
　　這裏推(tuī)薦一個好(hǎo)方法,在轉(zhuǎn)子流量計(jì)的出口端(duan)串接一個(ge)過濾器,裏(li)面的慮膜(mo)能增加氣(qì)路中氣流(liu)的阻力,較(jiao)好地将脈(mo)動氣流變(bian)爲穩定氣(qi)流。
　　在用皂(zào)膜流量計(jì)校準轉子(zi)流量計中(zhōng),對在氣路(lu)中🧑🏾‍🤝‍🧑🏼串接和(hé)未串接過(guò)濾器進行(hang)比較,結果(guǒ)見表2。

　　表2可(ke)見,使用了(le)過濾器降(jiang)低了轉子(zǐ)流量計偏(piān)高指示誤(wu)差🏃,說✂️明過(guo)濾器起到(dao)了穩流作(zuo)用,提高了(le)校準精度(dù)。
3.3修正流量(liang)值
　　使用時(shi)測量環境(jìng)氣壓和流(liú)量計入口(kǒu)氣壓,根據(jù)式(1)和(2)計算(suàn)修正💞,這是(shì)得到真實(shí)流量值最(zui)好的辦法(fa)。
4結語
　　轉子(zi)流量計廣(guǎng)泛用于氣(qì)體采樣測(cè)量。在轉子(zǐ)流量計刻(kè)度或檢驗(yan)時的條件(jiàn)是氣流穩(wěn)定、标準大(dà)氣壓和标(biao)準溫度,而(er)在使用時(shí)卻不能保(bao)證,因而對(dui)讀數♈值進(jin)行修正是(shi)必然的。轉(zhuan)子流量計(jì)在非标準(zhun)狀态使用(yòng)條件下用(yòng)式(1)對其讀(du)數值修正(zheng)可得到真(zhen)實流量值(zhi),對于流量(liang)計入口有(you)負壓時則(zé)用式(2)對其(qi)讀數☁️值修(xiu)正可得到(dao)真實流量(liang)值。在采樣(yàng)過程中,使(shǐ)用穩流措(cuo)施是必要(yao)的,并且選(xuǎn)擇脈動氣(qi)流小的抽(chōu)氣泵和負(fu)載能力強(qiáng)的泵電源(yuán),也可降低(dī)脈動氣流(liu),能保證轉(zhuan)子流量計(jì)在氣體采(cai)樣測量中(zhong)的精度。

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