浮子流量计的改进与研究

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　　征曲线，通过对两个浮子流量方程的比较和分析，解释了以往浮子流量计流量方程推导中存在的概念混淆问。

　　最后指出改进的浮子流量计流量方程与经典浮子流量计流量方程在本质上是相同的。

　　流体流量愈大，产生的压差愈大，这样可依据压差来衡量流量的大小。

　　研究，根据理想流体伯努利方程推导出浮子节流差压，并与流体的连续性方程联解。同80100，等在推导过程中所列写的浮子受力平衡方程式样，他们把浮力项单独列写在等式中，同时在求解伯努利方程时忽略了浮子度，即势能项的影响，最终推导出与30，8，等所得相同形式的浮子流量计流量方程，该公式就是专业教材和文献中常用的经典浮子流量计流量方程。

　　对于经典浮子流量计流量方程的推导，李景鹤等1认为在类比法中利用孔板流量计流量方程类比推导浮子流量计流量方程是不合理的，他认为孔板流量计是水平安装的流量装置，推导中忽略了伯努利方程中的势能项，而浮子流量计中的流体介质是自下而上流动的，所以对浮子流量计所列写的伯努利方程，其势能项不能忽略。而对于10等理论推导过程，他也认为忽略浮子高度是不能够接受的。

　　为了弥补忽略浮子高度而造成的误差，李景鹤修正了推导过程中的伯努利公式浮子高度而引入浮子上下面的势能项，又考虑了节流阻力损失2，从而得到了普遍浮子流量计流量方程，其中2是锥管中最小环隙处流速，根据浮子流量计受力平衡方程式，最终得到如下流量方程P转子形状因子P比较经典浮子流量计流量方程式3与普遍浮子流量计流量方程式5，在不考虑压力损失项2的情况小，方程中增加了个转子形状因子，为什么普遍浮子流量方程和经典浮子流量方程在推导结果上会存在着差别，这是作者准备回答的。

　　此外，浮子都具有定的体积和形状，浮子的形状特征直接影响着流量计流量方程的推导，在上述浮子流量计流量方程的推导过程中，所采用的浮子模型的最大迎流断面总是位于浮子的顶部，23.由于浮子最大断面与浮子的顶端断面为同平面，所以在推导中都以最大迎流断面等同于伯努利方程所选取的上断面，但实际应用中，浮子的最大断面通常位于浮子中上部，2和2这说明现有浮子流量方程推导中所用的浮子模型缺乏普遍性，故在浮子流量计流量方程推导中要选用有代性的浮子形状模型。

　　2对浮子流量计流量方程的改进针对现有流量方程存在的问，对浮子流量计流量方程进行重新推导，假定流体为等温无粘不可压缩流体。浮子流量计流场3.

　　按3列出流体流经浮子断面1与断面2间的伯努利方程1.电子秤2.放水阀3.量器4.换向器5.喷嘴6.卡器7.浮子流量计8.过滤罐9.标准10.电动调节阀。平衡罐12.控制柜13.进水阀14.被校15.排污阀16.卡器17.支撑板P浮子上下面的压力差斤3M浮子的高度0根据浮子流量计的工作原理，流体自下而上流过最小环隙面积断面3时，流体流束收缩，经过整流的该环隙流体速度剖面可以认为是等值速度平面；同时由于流体的惯性作用，通过环隙的流束断面面积继续收缩然后再逐渐扩大，故断面2处的速度剖面是非线性的分布。为了断面2处平均速度，假设k量纲的系数，是构成流量系数的因子同时根据流体连续性方程，得将式89代入式7，得对于任意测定流量，浮子平衡于某相应位置上。此时，浮子上下面的压力差必然等于浮子重力，于是有浮子上下断面的压差幻浮子体积，浮子密度8加3当地重力加速度，2将式代入式10得到项就是浮子高度所引入的势能项，整理可得断面3处环隙速度己知环隙中流体的平均速度和环通面积，可以得到体积流量为了解决流体粘性与压强分布的影响，在等式中引入由修正系数，该系数与少24才的乘积被定义为流量系数，即如果浮子流量计锥管入口的最小断面等于浮子最大迎流断面斗，则木=71加汐+炉加20，其中0为测量管的锥角。

　　3通过试验确定流量系数与雷诺数的关系曲线浮子流量计流量方程中的流量系数决定于浮子形状和雷诺数，其中雷诺数由最小环隙断面上的冲流体粘性和节流环隙的特征尺度来决定，般情况下，流量方程中流量系数随雷诺数变化的特征曲线及通过试验测定。4是试验标定所用流量标准装置意，该标准装置能够分别使用称重法和标准法对流量计进行检定，装置采用水塔稳压36m，测量介质为水，检定水平安装或竖直安装的流量计，其准确度为0.5.

　　试验中使用标准法对各个管径不同流量的浮子流量计进行了标定，并比较了改进的浮子流量方程与经典浮子流量方程的流量系数特征曲线。由于浮子流量计结构的多样性，这里只选取口径为50腿，流量范围为0.4，4.0，138的浮子流量计为例说明，其中浮子形状与锥管结构3.根据试验标定结果给出了改进的浮子流量计流量方程与习用流量方程叫尺的曲线对比，5.

　　08习用浮子流，计流，公式新推导浮子流最计流量公式雷诺数办103流量计流量方程的，及，曲线对比从5可以看到，两种浮子流量计流量方程的叫及曲线发展趋势致，即流量系数随雷诺数增大而趋近于常值；但在相同雷诺数下，改进的流量方程的流量系数要比习用流量方程的大些。

　　4对浮子流量计流量方程的进步研究结合以上的试验结果，将改进的浮子流量计流量方程与经典浮子流量计流量方程进行比较，简单地从两个方程的达式进行分析它们的达式只存在着4项与项的区别，即改进的浮子流量计流量方程中由浮子高度所产生的势能差代替了经典浮子流量计流量方程中浮子所受到的浮力；可以发现，如果在测量中所用浮子的形状为规则的圆柱体，则两个流量推导方程在形式上是相同的。

　　根据流体运动微分方程18方程可以知道，静止均质流体中的物体在重力场中所受到的流体作用力就等于浮力，而浮力其实就是浮子上下面的静压差合力，所以在浮子受力方程式2中考虑了浮子浮力的前提下，就不必在应用伯努利方程时考虑浮子的势能项，从而得到现有的经典浮子流量计流量方程。上面的分析说明，经典浮子流量计流量方程在推导过程中，不合理地使用了忽略浮子高度略，只是用浮子浮力了浮子流量计内部处于静止流场时浮子上下面所受到的压差力。

　　在浮子流量计流量方程的推导中，并没有把由于浮子本身高度所产生的静压差合力用浮子浮力来。由于经典浮子流量计流量方程中的浮力项体现了浮子体积形状的影响，而在改进的浮子流量计流量方程中，浮子上下面静压差合力是利用伯努利方程的势能项来计算的，由于伯努利方程本身是维方程，故静压差合力反映了浮子高度以及浮子最大断面的影响，这样就造成了经典浮子流量方程与推导的方程在结果上有差别，但两者在本质上是致的。

　　根据以上分析，可以知道李景鹤在其普遍浮子流量计流量方程的推导过程中，错误理解了关于忽略浮子高度而省略势能项的含义，混淆了浮力与势能项的关系，在浮子受力方程已考虑浮力的条件下，在伯努利方程中又重复计算了浮子势能差，即浮子上下面所受到的静压差合力，从而导致该普遍浮子流量计流量方程理论推导的不当。

　　此外，李景鹤在推导中考虑了影响流量变化的机械损耗因素而引入节流阻力损失项，该流量方程合理描述了浮子流量计的工作机理，提高了浮子流量计流量方程推导结果的合理性，但在实际应用中，流量方程中的节流阻力损失系数很难确定，般要通过试验标定才能获得，这样就增加了浮子流量计流量方程中需要确定的未知参数个数，而般情况下，节流阻力损失的影响可以用流量系数来，这样只需要通过试验标定来确定方程中唯的未知参数流量系数，就可获得完整达的浮子流量计流量方程。

　　5结论对现有浮子流量计流量方程推导过程中所存在问进行了研究，根据存在的问对浮子流量计流量方程进行了重新推导。

　　改进了浮子流量计流量方程，并根据试验数据比较了流量方程修正前后的；特征曲线。

　　通过对改进的浮子流量计流量方程与经典浮子流量计流量方程的比较和分析，解释了以往浮子流量计流量方程推导中存在的概念混淆问，最后指出改进的浮子流量计流量方程与经典浮子流量计流量方程在本质上是相同的。

　　相信通过以上浮子流量计的改进与研究的全部容，能够使大家有一个较为全面的认识，对选择合适的液体流量计有所帮助。如有疑问，可以随时联系我们。