摘要(yao):從浮子流量(liàng)計 的結構原(yuan)理、應用特點(dian)、刻度轉換幾(jǐ)個方面介紹(shao)了浮子💔流量(liang)計🏃🏻‍♂️的設計過(guo)程和應用。氣(qi)體介質如何(he)實現标況瞬(shun)時流量與工(gōng)況瞬時流量(liàng)的4種換算計(jì)算🔅，将浮子流(liu)量計㊙️的應用(yong)系統化、公式(shì)化🔴，便于廠家(jia)設計參考和(he)🏃‍♀️工程應用計(jì)算。
　　浮子流量(liang)計具有結構(gòu)簡單、制造容(róng)易、流量示值(zhi)直觀、易❌于維(wei)護和壓力損(sǔn)失小的優點(dian)，在工業現場(chǎng)得到廣泛的(de)應用。中國計(ji)量科學研究(jiū)院早期起草(cao)了⛹🏻‍♀️《玻璃轉子(zi)流量計檢定(ding)規程》和《金屬(shu)管轉子流量(liang)計檢定規程(cheng)🈲》，後期又合并(bing)爲《轉子🌈流量(liang)計》，而最新的(de)檢定規程是(shi)《JJG257－2007浮子流量計(ji)》。浮子流量計(jì)一般工作壓(yā)力不大于0.6MPa，分(fen)爲:玻璃浮子(zi)流量計，金屬(shǔ)管浮子流🏃量(liàng)計🔞和特種浮(fu)子流量計(如(ru)醫用氧量調(diào)🚶‍♀️量)。浮子流量(liàng)計可作爲瞬(shùn)時流量計🔅，水(shuǐ)、氣、油均可以(yǐ)設計選用，可(kě)用作标準流(liu)量計、用作流(liú)量試驗裝置(zhi)指示流量、過(guo)程控制、洩露(lù)量監控、流體(tǐ)能力指示，用(yong)作可視閥門(mén)［1］。
1結構和原理(lǐ)
1.1流量計算
　　浮(fú)子流量計的(de)測量本體由(you)一根自下向(xiang)上擴大的垂(chui)直🐪錐管🔴和🌈一(yī)隻可以沿着(zhe)錐管軸向自(zì)由移動的浮(fu)子組成，當被(bei)測流💘體自錐(zhui)管下端流入(rù)流量計時，由(yóu)于流體的作(zuò)用，浮子上下(xia)端面産生一(yi)差壓，該差壓(ya)即爲浮子的(de)上升💘力。當差(cha)壓值大于浸(jìn)💘在流體中👨‍❤️‍👨浮(fu)子的重量時(shí)，浮子開始上(shàng)升。随着浮子(zi)的上升，浮🍉子(zǐ)最大外徑與(yǔ)錐管之間的(de)環形面積逐(zhú)漸增🆚大，流體(ti)的流速則相(xiang)應🏃下降，作用(yong)在浮子上的(de)上升力逐漸(jiàn)減小，直至上(shàng)升力等于浸(jìn)在流體中的(de)浮子的重量(liang)時，浮子便穩(wen)定在某一高(gāo)度🔞上。這時浮(fú)子在錐管⭕中(zhong)的高度h與所(suo)通過的流量(liàng)qv有對應的關(guan)系［2］。結構如圖(tu)1所示。

　　式中，v爲流體(ti)通過環隙面(mian)積的平均流(liu)速，C爲阻力系(xì)數⭐(常數)，Vf爲浮(fu)子的體積，ρf爲(wei)浮子的材料(liào)密度，ρ爲流體(tǐ)🐕介質的密度(dù)，g爲重力加速(su)度，Af爲浮子的(de)迎流面積。由(yóu)公式可得，不(bú)管浮子流🆚量(liàng)計的浮子停(ting)💃🏻留在什麽位(wei)置，流體流過(guò)環隙面積的(de)平均流速v值(zhí)是沒有變化(huà)🌈的。A是環隙面(miàn)☎️積大小，也就(jiu)🥰是說瞬時體(ti)♍積流量qv的大(dà)小，隻與A環隙(xi)面積大小有(you)關，瞬時流量(liàng)越大，環隙面(miàn)積越大，浮✔️子(zǐ)位置越高;反(fǎn)之瞬時流☀️量(liang)越小，環隙面(miàn)積越小，浮子(zǐ)位置越低［3－4］。

　　式(shì)中α爲流量系(xi)數，φ爲錐管夾(jiá)角，K爲常數。當(dāng)被測介質确(que)定以後，即介(jiè)質密度爲常(cháng)數，瞬時體積(ji)流量與浮🌍子(zi)的高度之間(jiān)成線性關系(xi)。而大量的實(shí)驗表明，浮子(zi)流量計的流(liú)量系數α與浮(fú)子的幾何形(xing)狀和流動雷(léi)諾數ＲeD有關:對(duì)于一☂️定的浮(fu)子形狀，當雷(léi)諾數ＲeD大于❤️某(mou)一個臨界數(shù)以後，流量🈲系(xi)數α将趨于一(yi)個常數:有些(xie)資料中提及(jí)😍，如果錐半角(jiǎo)足夠小，則可(ke)忽略二次💋項(xiang)進行簡化計(jì)算，這種方法(fǎ)是不嚴謹的(de)，計算誤差㊙️大(da)于10%，遠遠超出(chū)了誤差範圍(wei)［5－6］。

1.2出廠(chang)标定
　　對于不(bu)同的流體，介(jiè)質密度不同(tong)，瞬時流量與(yǔ)浮子高度之(zhī)♊間的對應關(guān)系也不盡相(xiàng)同，原來的流(liú)量刻度就不(bú)再适用，所以(yi)浮子流量計(jì)應該用實際(ji)的流體介質(zhi)進行标🎯定。但(dàn)是，對于生産(chǎn)廠家而言，由(yóu)于出😍廠标定(ding)設備的局限(xiàn)性，不可能有(yǒu)各種實✨際流(liú)體機🔞制的标(biāo)準裝置對浮(fú)子流量計進(jìn)行标定，在一(yī)般情況下，大(da)部分生産廠(chang)家隻能用🏃‍♀️水(shuǐ)或者空氣進(jìn)行标定。因此(cǐ)，如果浮子流(liú)量計用來測(ce)量非标定介(jie)質時，應該對(dui)浮子流量計(jì)的讀數進行(háng)修正💚，即刻度(du)換算。
1.3量程換(huan)算
　　當浮子流(liú)量計的浮子(zi)幾何形狀一(yi)緻時，改變浮(fú)子的材料✌️，就(jiù)可以改變浮(fu)子的密度，即(jí)改變浮子流(liu)量計的量程(cheng)。浮子🌈材料的(de)密度增加，浮(fú)子流量計的(de)量程擴大☔;密(mì)度減小，則量(liang)程縮小。如果(guǒ)浮子流量計(ji)現場應用和(hé)出廠标定的(de)浮子材料不(bu)同時，則還需(xū)要引入浮子(zi)密度的流量(liàng)修正值，當然(ran)這種情況比(bǐ)較少見，一般(bān)出廠時，流量(liàng)計浮子與錐(zhuī)管都已經确(que)定。
2應用特點(dian)
　　最簡單的浮(fu)子流量計由(you)浮子和錐管(guan)兩個部件組(zu)成，數十😄元的(de)🏃🏻制造成本，有(yǒu)些使用場合(he)甚至可以免(miǎn)維護，可用于(yu)低雷諾👄數的(de)測量場合，适(shi)用于小管徑(jing)和低流速。壓(ya)力損失小，對(duì)上遊直管段(duan)要求比較低(di)，有較寬的流(liu)量範圍，量程(cheng)比一般爲10∶1，雙(shuang)浮子結構的(de)量程比甚至(zhi)可以達到50∶1。玻(bo)璃管浮子流(liu)量計顯示的(de)🐉流量值多是(shi)直🧑🏽‍🤝‍🧑🏻接刻印在(zai)透明玻璃外(wai)表面上♌，目測(ce)浮子停留位(wèi)置即可，而金(jīn)屬管浮子流(liu)量計往往測(ce)量高溫、高壓(yā)、危險性流體(ti)，不能用人眼(yan)來觀察浮子(zi)位置，采用了(le)磁感應顯示(shi)機構。
3刻度換(huan)算
3.1液體刻度(dù)換算

　　當現場(chǎng)介質與标定(ding)介質粘度相(xiàng)差比較大時(shí)，則需🌏要進行(háng)🚩現場标定，而(er)不能認爲α标(biao)=α現。不管是同(tóng)一種液體還(hai)是不同種液(yè)體的現場流(liu)量和标定流(liú)量換✌️算，都可(ke)以應用上述(shu)計算公式⭐［7］。
3.2氣(qì)體刻度換算(suan)
　　氣體浮子流(liu)量計，廠家一(yī)般用标況狀(zhuang)态下的空氣(qì)🛀(20℃，101.325kPa)檢定，由👄于氣(qi)體受工況溫(wēn)度、壓力影響(xiang)比較大，不僅(jin)僅是現場🍉介(jie)質與标定介(jiè)👈質不同需要(yào)轉換，同一種(zhong)氣體在工況(kuàng)和标況之間(jiān)也需要轉換(huàn)。由于浮子自(zi)身的密度⚽要(yào)比氣體大很(hen)多，所🏃🏻以可以(yǐ)近似認爲ρf－ρ現(xiàn)😘=ρf－ρ标，這樣公式(shi)可以推導出(chu)❄️針對氣體浮(fú)子流量計的(de)👌簡化版:
1)同一(yi)種氣體

　　這樣(yang)已知标定氣(qi)體的标況瞬(shùn)時流量就可(ke)以求出👌該❤️氣(qi)體的工況瞬(shun)時流量值。該(gāi)氣體的标況(kuàng)瞬時流量直(zhi)接看标定好(hao)的刻度💞線，氣(qi)體的工況瞬(shun)時流量通過(guo)上述公式計(ji)算後得到。
2)不(bú)同氣體

c)這樣(yàng)已知氣體1的(de)工況瞬時流(liú)量就可以求(qiú)出氣體2的标(biāo)🎯況瞬時流量(liang)值。
拓展推導(dǎo)容易得出:

d)這(zhè)樣已知氣體(ti)1的标況瞬時(shi)流量就可以(yi)求出氣體2的(de)标況瞬時流(liu)量值。
上述一(yī)共有4種計算(suan)公式:
氣體1工(gong)況求氣體2工(gōng)況;
氣體1标況(kuàng)求氣體2工況(kuàng)(常用);
氣體1工(gōng)況求氣體2标(biāo)況;
氣體1标況(kuàng)求氣體2标況(kuàng)(常用)。
　　不難看(kàn)出，不同氣體(ti)的4個經驗公(gong)式中，如果稍(shāo)作轉🈚換，就是(shì)同一種氣體(tǐ)的計算公式(shì)。由于浮子流(liu)量計📐刻度💞值(zhí)都是标況刻(ke)度值，因此上(shàng)述4個公式中(zhong)有2個較爲常(chang)♈用［8－10］。
4計算實例(lì)
命題1:刻度爲(wei)空氣的一台(tái)氣體浮子流(liú)量計測量氧(yǎng)氣，假😄設工況(kuang)溫度和壓力(li)與刻度狀态(tai)相同，求浮子(zǐ)流量計示值(zhí)穩🈲定在30m3/h刻度(dù)時，氧氣的工(gong)況瞬時流量(liàng)爲多少?
分析(xī)可得，命題是(shì)氣體1的标況(kuang)體積流量求(qiu)氣體2的工況(kuang)體積流量值(zhi)，因此應用如(ru)下公式:

命題(tí)3:一台用水标(biao)定的液體浮(fu)子流量計，測(cè)量硝酸🔞，不考(kao)慮粘度對液(yè)體流量的影(ying)響，計算浮子(zǐ)流量計👌浮子(zǐ)穩定在2000L/h時硝(xiao)酸🚶的體♋積流(liu)量爲多少?已(yǐ)知浮子材料(liao)爲🚩不鏽鋼⚽，密(mì)度7920m3/h，檢定介質(zhì)水密度998.2m3/h，被測(ce)介質硝酸密(mi)度1512m3/h。

3結論
　　從浮(fu)子流量計的(de)結構原理、應(ying)用特點、刻度(dù)轉換三個方(fang)面介紹✉️了浮(fu)子流量計的(de)設計過程和(he)應用。詳細闡(chǎn)述了如何進(jin)行液體和氣(qi)體介質的換(huan)算計算，将浮(fu)子流量計🔞的(de)應用✍️系統化(huà)，公式化。

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