摘要
　　轉子流量(liang)計 用于氣體采(cǎi)樣測量,其指示(shi)值與實際流量(liàng)因氣壓、溫度的(de)不同會有一定(ding)的誤差,對流量(liang)計的指示值🚶進(jin)行修正後才能(neng)得到真實流量(liang)值。本文介紹了(le)轉子流量計指(zhi)示值在非标準(zhun)大🤟氣壓和👅抽氣(qì)中在流量計入(rù)口處出現負☎️壓(yā)時兩種情況下(xià)的修正方法,以(yi)及氣體采🛀🏻樣測(cè)量中的注意事(shi)項。轉子流量計(ji)用🧡于氣體采樣(yàng)測量中應注意(yi)的問題
1引言
　　轉(zhuan)子流量計是測(cè)定氣體流量(即(ji)流率)的常用計(ji)量💃🏻器🎯具,在使用(yòng)中其讀數值不(bu)一定等于實際(ji)的流量值。從轉(zhuǎn)子🍉流量計的♉讀(du)數獲得正确流(liu)量值有一定條(tiao)件,一個合格☂️流(liu)量計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的刻度是(shi)在标準狀态下(xià)得到的,與标準(zhun)狀态不同的使(shi)用條件需要對(dui)讀數進行修正(zheng),關于影響讀數(shu)修正的使用條(tiao)🧡件以及怎樣才(cai)能獲得正♌确流(liú)量值是本文闡(chan)述的内容。這個(ge)問😘題似乎是老(lǎo)生常談,但對某(mǒu)些進行💁放射性(xìng)氣體或氣溶膠(jiāo)的采樣測量❓的(de)工作者卻時有(yǒu)模糊,有待注意(yi)和澄清。
　　轉子流(liu)量計工作時,轉(zhuan)子(也稱爲浮子(zi))受到兩個力的(de)作用⭐:一是垂直(zhi)向上的推動力(lì),它等于流體流(liu)經轉子與錐管(guǎn)間的環⭐形截面(mian)形成的壓力差(cha)所産生的浮力(li);另一是轉子本(běn)👄身垂直向下的(de)淨重力。當壓力(li)差與轉🏃‍♀️子的淨(jing)重力相等時💔,轉(zhuan)子處于🍉平衡狀(zhuàng)态,即停留在一(yī)定位置上,轉✊子(zǐ)停留的高度就(jiu)反映了流量的(de)大小。問題是這(zhè)停留高🔴度與流(liú)量大小兩者⛷️之(zhī)間的對應關系(xi)❓還與一🏃🏻‍♂️系列條(tiao)件(氣壓、溫度、流(liú)體狀🔴态等)有關(guan),本文就❄️這些方(fang)面分别介紹。
2轉(zhuan)子流量計的氣(qi)壓(溫度)效應
　　轉(zhuan)子流量計的刻(kè)度示值是在标(biao)準狀态(101.3kPa,293K)下得出(chu)的,當用于💔非标(biao)準狀态時使用(yòng)條件下的真實(shi)流量值與讀數(shu)值是不同的,有(yǒu)以下關系[1]:

　　式中(zhong),QS爲使用條件下(xià)的真實流量值(zhí);QN爲流量計讀數(shu)(按流量🔞計在标(biāo)準條件下刻度(du)的示值讀出的(de));PN,PS分别爲标準狀(zhuàng)态和使用條件(jiàn)的絕對氣壓;TN,TS分(fèn)别爲标準🎯狀态(tài)和使用條❓件的(de)絕對溫度。
　　例如(rú):在烏魯木齊,當(dang)轉子流量計用(yong)于氣壓約爲92.3kPa、氣(qì)溫293K條件下,若QN=0.85Lmin,則(zé)由式(1)得QS=0.89Lmin,真實流(liú)量值大于其讀(du)數值。
　　在我國内(nèi)地,氣壓一般與(yǔ)标準狀态相近(jin)(PS≈PN,TS≈TN),此項修正問題(tí)不大。但🌐在氣體(ti)采樣中如果流(liú)量計上遊連接(jie)有過濾器或調(diào)節閥門,有可能(néng)使流量計入口(kou)氣壓顯著降低(dī),這是氣體采樣(yàng)測量中常出現(xian)的問題,不可忽(hū)視。這種情況下(xia)❗,氣體真實流量(liàng)值則🏃🏻按下式計(ji)算:

　　式中,QS爲使用(yong)條件下的真實(shí)流量值;QS爲流量(liàng)計讀數;PN、Pλ分别爲(wèi)标準狀态和流(liu)量計入口的絕(jue)對氣壓;TN、Tλ分别爲(wèi)标準狀态和流(liu)量💋計入口的絕(jué)對溫度。情況是(shi)否❌确實如此,下(xia)面用一實例[2]予(yu)以說明。

　　圖1所示的氣(qì)流回路可定量(liàng)觀測入口抽氣(qi)負壓對流量計(jì)🔴指❤️示值引起的(de)測量誤差。在流(liu)量計入口端裝(zhuang)一隻調節閥門(mén),啓動抽氣泵抽(chou)氣,用調節閥把(ba)轉子流量計調(diao)到不同的指示(shì)值🔴,用串接在氣(qi)路入口的煤氣(qi)表🔱(或其他不受(shou)壓力影響的氣(qi)動儀表)測出相(xiàng)應的實際流量(liang)(這應視作進入(ru)氣路的正确流(liu)量🐇),用壓差計同(tóng)時測出調節閥(fa)兩端的壓力差(chà),從而确🔞定轉子(zi)流量計的實際(jì)入🚶口氣壓。設環(huan)境氣壓等于标(biāo)準大氣壓,而流(liú)量計入口氣壓(yā)等于标準大氣(qì)壓(101.3kPa)減去調節🌈閥(fá)兩端的壓差。表(biao)1列出了一組觀(guān)測值。

　　由表1可見(jiàn),調節閥門置于(yu)轉子流量計的(de)入口端,因🔆給流(liú)量計造🐅成了抽(chou)氣負壓,使流量(liàng)計入口氣壓低(dī)🈲于标準大氣壓(ya),其指示值與煤(méi)氣表測得的實(shí)際流💯量相比💛總(zǒng)是偏高,偏高🍉多(duo)少與閥門的開(kai)合程度(實際是(shi)氣路阻力大小(xiǎo)🌂)引起的抽氣負(fù)壓大小有關。閥(fá)門關得越小,引(yin)起得抽氣負壓(yā)越大,偏高的比(bǐ)例越⁉️大。當用式(shi)(2)修正後就與煤(méi)氣表🧡的測定值(zhí)在誤差範圍内(nei)一緻了。
　　必須注(zhu)意的是,式(2)與式(shi)(1)表面上看很相(xiàng)似,其實在根号(hao)中分數線上下(xia)的有關氣壓、溫(wēn)度是颠倒的。這(zhe)兩個公式是有(you)區别的,又是相(xiàng)聯系的,式(2)可從(cong)式(1)導出如下:
　　首(shou)先應明确,通常(chang)所謂氣體流量(liàng)都是體積流量(liang)(單位📐時間🏃‍♂️流過(guo)的氣體體積),而(ér)非質量流量(單(dan)位時間流過的(de)氣體質💜量)。氣體(ti)體積是随氣壓(ya)和溫度的變化(huà)而變化的。在使(shi)用條件下,人們(men)通常🔅關心的是(shi)當🔞地氣壓、溫度(du)下的體積或體(ti)積流量即使用(yòng)條件下的真實(shí)流量。結合到圖(tu)1的情況,人們關(guān)心的是環境氣(qì)壓、溫度下的體(tǐ)積流量,而非流(liu)量計入口負壓(yā)下🌍的體積流量(liàng)。
将式(1)應用于圖(tú)1的情況,可得到(dào)流量計在有入(rù)口負壓(相㊙️當🌈于(yú)入👉口氣壓低于(yú)标準大氣壓)下(xia)的入口體🐉積流(liú)♋量Qλ。對Qλ可類似寫(xiě)👉成:

将式(3)代入式(shi)(5),即得到式(2)。
　　用表(biao)1第一列爲例,可(kě)用數字表達上(shàng)述關系。入口氣(qi)壓爲91.4kPa下的流量(liàng)計指示流量爲(wei)108.0Lmin,對應此負壓下(xià)的體積流量,可(kě)💋按式(3)計算得:

　　即(ji)爲表1中修正後(hou)的流量值。可見(jiàn),在氣路中轉子(zǐ)流量計入口有(yǒu)入口負壓的情(qíng)況下,用式(2)可直(zhí)接對流量讀數(shù)值✏️修正🧡得到真(zhēn)實流量值。
　　以上(shàng)說明了轉子流(liu)量計的氣壓效(xiào)應的表現與規(gui)律,由此提出🙇‍♀️在(zài)使用中針對氣(qì)壓效應如何獲(huò)得真實流量值(zhi)🌐的一些方☔法和(he)❓注意事項。
3氣體(ti)采樣測量中的(de)注意事項
3.1避免(mian)流量計入口負(fù)壓
　　将圖1中的采(cai)樣裝置和流量(liang)調節閥放在流(liú)量計出口🏃🏻端的(de)🔆下遊将會避免(mian)産生入口負壓(ya)。
　　當有些采樣對(dui)象(如氣溶膠、氡(dong)子體等)會在流(liu)量計中✉️沉積或(huo)☂️污染流量計影(yǐng)響采樣時,采樣(yàng)裝置隻能放在(zai)流量計的上遊(yóu)⁉️。這樣流量計的(de)指示值與實際(jì)💘流量必然會有(yǒu)㊙️誤差。這🐉種誤差(cha)有多大視入口(kǒu)負壓而定,入口(kǒu)負壓越大,流量(liàng)計指示值就偏(piān)高的誤差👈越大(dà)。
3.2穩定脈動氣流(liu)
　　用轉子流量計(jì)測量氣體采樣(yàng)流量時對氣流(liu)的要🧑🏾‍🤝‍🧑🏼求是均勻(yun)而穩定,若是脈(mò)動氣流,轉子流(liu)量計指示值總(zong)是偏高于實際(ji)流量值,其偏高(gāo)的誤差有時可(kě)達40%[2]。造成📱脈動氣(qì)流主要是抽氣(qì)泵(取樣泵)的性(xing)能。此外,還可在(zai)采樣氣路中采(cai)取穩流措施,例(li)如在采樣🚶氣路(lù)中串接緩沖器(qi)等,使得脈動氣(qi)流變爲穩定氣(qi)🎯流。
　　這裏推薦一(yī)個好方法,在轉(zhuǎn)子流量計的出(chu)口端串接一個(gè)過濾器,裏面的(de)慮膜能增加氣(qi)路中氣流的阻(zǔ)力,較好地将脈(mò)動氣流變爲穩(wěn)定氣流。
　　在用皂(zào)膜流量計校準(zhun)轉子流量計中(zhong),對在氣路中串(chuan)接和未串接過(guo)濾器進行比較(jiao),結果見表2。

　　表2可(kě)見,使用了過濾(lǜ)器降低了轉子(zǐ)流量計偏高指(zhi)示🔞誤差㊙️,說🚩明過(guo)濾器起到了穩(wen)流作用,提高了(le)校準精度。
3.3修正(zhèng)流量值
　　使用時(shi)測量環境氣壓(ya)和流量計入口(kǒu)氣壓,根據式(1)和(he)(2)計🏃算修正,這是(shì)得到真實流量(liàng)值最好的辦法(fa)。
4結語
　　轉子流量(liang)計廣泛用于氣(qì)體采樣測量。在(zài)轉子流量計🧡刻(ke)度或檢💛驗時的(de)條件是氣流穩(wěn)定、标準大氣壓(yā)和标準溫度,而(er)在使用時🍉卻不(bú)能保證,因而對(dui)讀數值進行修(xiū)正是必然的。轉(zhuǎn)子流量計在非(fēi)标準狀态⚽使用(yong)條件下用式(1)對(duì)🛀🏻其讀數值修正(zhèng)可得到真實流(liú)量值,對于流量(liang)計入口有負壓(ya)時則用式(2)對其(qí)讀數值修正可(kě)得到真實流量(liàng)值。在采樣過程(chéng)中,使用穩流措(cuò)施是必要的❗,并(bing)且選擇脈動氣(qi)流小的抽氣泵(bèng)和負載能力強(qiang)的泵電源,也可(ke)降低脈動氣流(liú),能保證轉子流(liú)量計在氣體🔞采(cai)樣測⛹🏻‍♀️量中的精(jing)度。

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