流體粘度對(dui)轉子流量計(ji)度數影響
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1前(qian)言
轉子流量(liàng)計是實驗中(zhōng)常用來測定(ding)液體或氣體(tǐ)流量的一種(zhong)計量器具,它(ta)🌂在🍓工業及科(kē)研實驗中應(ying)用已有一百(bai)五十多⁉️年的(de)曆史👣。以其結(jié)構簡單、讀取(qu)流量方便、且(qie)又不易發生(sheng)故障🔅而爲人(rén)♈們所樂于采(cai)用。在有關教(jiao)材和資料對(duì)轉子流量計(jì)的計算式中(zhong)川,當🐆用同一(yi)個轉子流量(liàng)計測量不同(tong)液體時,有一(yi)個密度的修(xiu)正式,但未見(jian)在對不同粘(zhan)度液體的流(liú)量測定中加(jiā)以修正,在本(ben)✊實驗中♻️用轉(zhuan)子流量計測(ce)定乙酸乙醋(cu)和丁内醋的(de)流量時,發現(xiàn)從轉子流量(liàng)計上讀得的(de)流量與實際(jì)流量相差懸(xuan)殊。如果按密(mi)度進行修正(zhèng),乙👉酸乙醋、丁(dīng)内醋與水的(de)密度相差不(bú)多(5%一10%),其修正(zhèng)值很小。因此(cǐ)在使用轉子(zi)流量計時必(bì)須重視液體(ti)粘度對轉子(zǐ)流量計讀數(shu)的影響.
2實驗(yan)結果
轉子流(liu)量計常見的(de)轉子形狀如(ru)圖1所示,左邊(bian)圖形的轉子(zǐ)用廣泛,爲錐(zhuī)形轉子;右邊(biān)的圖形爲圓(yuán)珠形,爲球形(xing)轉子。用這兩(liǎng)種轉子流量(liang)計,經過測量(liàng),得到下列較(jiao)爲幾個典型(xíng)的圖例。在錐(zhui)型轉子流量(liang)計中,粘度爲(wèi)0.52mpa.s、密度爲900kg·m-3’的液(ye)❓體乙酸乙醋(cu)的實測結果(guo)見圖2,粘度爲(wèi)1.gmPa·s、密度🆚爲1050kg·m-3的丁(ding)内醋的實測(ce)結果見圖3,圖(tú)中所示的密(mi)度修正👅流量(liàng)曲線指的是(shì)僅以密度進(jin)㊙️行修正的曲(qǔ)線,其修正公(gōng)式爲。

式中:VS′—實(shí)際的體積流(liú)量:Vs—流量計顯(xiǎn)示的體積流(liú)量;ρ—水的♋密度(dù);ρf—轉✂️子材料的(de)密度;ρ′—被測流(liú)體的密度。由(yóu)圖可知,在⛷️錐(zhui)形轉子流量(liang)計中,粘度小(xiǎo)(大)于水的液(yè)體其實際流(liú)量值要比理(li)論流量值♻️大(dà)(小),且兩條曲(qǔ)線基本平行(hang),實🈲際流量的(de)🌏線性度較好(hao)。
用球形轉子(zi)流量計測量(liang)乙酸乙醋的(de)結果見圖4,由(yóu)圖可知,球形(xing)轉子流量計(ji)的這種類型(xíng),粘度對其的(de)✌️影響🌈非常🈲之(zhī)大,且實際流(liu)🈲量的線性度(du)也極差。所以(yi)㊙️在實驗中絕(jué)對不可忽🔴視(shì)粘度對示值(zhi)的影響。
 
3對問(wen)題的簡析
轉(zhuǎn)子流量計的(de)原理如圖5所(suo)示,爲一微呈(chéng)倒錐形玻🛀璃(lí)管與轉子組(zu)成,由于流體(tǐ)穿過轉子與(yu)壁的環隙時(shí)速度增大造(zào)成轉子下面(miàn)與上面的壓(ya)差使轉子上(shàng)浮。在用柏努(nǔ)利方程推導(dǎo)時先忽略了(le)流體穿過環(huán)隙的阻力,然(ran)後引人了涉(shè)及💯轉子形狀(zhuang)和阻力損⛹🏻♀️失(shī)(即粘度的影(ying)響)的校正系(xi)數C,,即

式中:Vf—轉(zhuan)子體積;Af—轉子(zǐ)最大截面積(ji);Ao—轉子所處位(wèi)置的環隙面(miàn)積(即所處玻(bō)璃管截面積(ji)與Af之差)。對于(yu)一定形狀的(de)轉子,CR就取決(jué)于阻力損失(shi),
不同粘度的(de)液體通過環(huan)隙時阻力可(ke)以相差很大(dà)🔴,因而測量時(shí)的讀數與實(shi)際值有明顯(xian)偏差,粘度對(duì)阻力🈲損失🔴的(de)影響體❄️現在(zài)求取環隙阻(zǔ)力系數ζ的雷(léi)諾數Re。中🌍(爲與(yu)管道流體💘的(de)雷諾數進行(hang)⭐區分,特将環(huán)隙流體的雷(léi)諾數用Re。表示(shì)),盡管在有關(guan)教材中對不(bú)同轉子類型(xing)的CR與Re。之間有(you)圖可查,但要(yao)找到流量測(ce)♻️定值與液體(ti)🌈粘🍓度的關系(xi)就不如密度(dù)變化那麽簡(jian)🚶單了。
對于一(yī)定形狀的轉(zhuan)子,式(2)中的CR可(ke)由圖6所示曲(qu)線查得。從圖(tú)💛可🐅看出,随着(zhe)Re。的增大,CR的增(zeng)大由陡峭而(er)逐漸👅平緩😄;當(dang)Re。超過一🌈定值(zhi)後, CR就💋基本不(bú)變了定義該(gai)值爲♉Reoc。所以當(dang)🈚流體通過轉(zhuǎn)子與壁間環(huán)隙的Re。超過Reoc後(hou),可以認爲CR是(shì)一常數,因此(cǐ)當Reo> Reoc後,液體粘(zhan)度的變化不(bu)會對讀數産(chǎn)生影響,不必(bi)對粘度的變(biàn)化進行修正(zheng);當Reo<Reoc時,液體粘(zhan)度的👌變化對(duì)讀數的影響(xiang)是很明顯的(de),必須加以校(xiào)正,但是粘度(dù)的變化與密(mi)度的變化不(bú)同,後者的修(xiū)正很簡單,一(yi)般教材上都(dōu)有修正式,而(ér)粘度則無法(fa)用簡單的計(ji)算式來表示(shì),因爲一方面(mian)實際操作時(shí)很難計算Re。,另(ling)一方㊙️面沿轉(zhuan)子流量👈計上(shàng)下的Re。也是不(bu)同的。因此當(dang)Re。<Reoc,時隻能用實(shí)際液體加以(yi)标定。
 
本實驗(yàn)中乙酸乙醋(cù)、丁内醋和水(shuǐ),它們的密度(du)相差🌈不大,而(er)轉子🏒流量計(jì)同示值刻度(dù)上的實際流(liú)量卻相差很(hen)大,圖6所示曲(qǔ)線可以判斷(duan)出:在實際操(cao)作中💃Re。一定工(gong)🐅作在小于或(huo)遠小于Re。。的區(qū)域範圍中。
4結(jié)論
粘度對轉(zhuǎn)子流量計示(shi)值所産生的(de)影響不可忽(hu)視,所以在實(shí)驗之前,對不(bú)熟悉的介質(zhì)一定要首先(xiān)對流量計進(jìn)行計量校對(dui),根據作出的(de)實際流量曲(qǔ)線再繼續下(xia)一步實驗,以(yi)🌈免造成不必(bì)要的實驗誤(wu)差。
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