1前言
轉子流量計是實驗中常用來測定液體或氣體流量的一種計量器具,它在工業及科研實驗中應用已有一百五十多年的歷史。以其結構簡單、讀取流量方便、且又不易發生故障而為人們所樂于采用。在有關教材和資料對轉子流量計的計算式中川,當用同一個轉子流量計測量不同液體時,有一個密度的修正式,但未見在對不同粘度液體的流量測定中加以修正,在本實驗中用轉子流量計測定乙酸乙醋和丁內醋的流量時,發現從轉子流量計上讀得的流量與實際流量相差懸殊。如果按密度進行修正,乙酸乙醋、丁內醋與水的密度相差不多(5%一10%),其修正值很小。因此在使用轉子流量計時必須重視液體粘度對轉子流量計讀數的影響.
2實驗結果
轉子流量計常見的轉子形狀如圖1所示,左邊圖形的轉子用廣泛,為錐形轉子;右邊的圖形為圓珠形,為球形轉子。用這兩種轉子流量計,經過測量,得到下列較為幾個典型的圖例。在錐型轉子流量計中,粘度為0.52mpa.s、密度為900kg·m-3’的液體乙酸乙醋的實測結果見圖2,粘度為1.gmPa·s、密度為1050kg·m-3的丁內醋的實測結果見圖3,圖中所示的密度修正流量曲線指的是僅以密度進行修正的曲線,其修正公式為。
式中：VS′—實際的體積流量：Vs—流量計顯示的體積流量；ρ—水的密度；ρf—轉子材料的密度；ρ′—被測流體的密度。由圖可知，在錐形轉子流量計中，粘度小（大）于水的液體其實際流量值要比理論流量值大（小），且兩條曲線基本平行，實際流量的線性度較好。
用球形轉子流量計測量乙酸乙醋的結果見圖4,由圖可知,球形轉子流量計的這種類型,粘度對其的影響非常之大,且實際流量的線性度也極差。所以在實驗中絕對不可忽視粘度對示值的影響。
3對問題的簡析
轉子流量計的原理如圖5所示,為一微呈倒錐形玻璃管與轉子組成,由于流體穿過轉子與壁的環隙時速度增大造成轉子下面與上面的壓差使轉子上浮。在用柏努利方程推導時先忽略了流體穿過環隙的阻力,然后引人了涉及轉子形狀和阻力損失(即粘度的影響)的校正系數C,,即
式中：Vf—轉子體積；Af—轉子最大截面積；Ao—轉子所處位置的環隙面積（即所處玻璃管截面積與Af之差）。對于一定形狀的轉子，CR就取決于阻力損失，
不同粘度的液體通過環隙時阻力可以相差很大,因而測量時的讀數與實際值有明顯偏差,粘度對阻力損失的影響體現在求取環隙阻力系數ζ的雷諾數Re。中(為與管道流體的雷諾數進行區分,特將環隙流體的雷諾數用Re。表示),盡管在有關教材中對不同轉子類型的CR與Re。之間有圖可查,但要找到流量測定值與液體粘度的關系就不如密度變化那么簡單了。
對于一定形狀的轉子,式(2)中的CR可由圖6所示曲線查得。從圖可看出,隨著Re。的增大,CR的增大由陡峭而逐漸平緩;當Re。超過一定值后, CR就基本不變了定義該值為Reoc。所以當流體通過轉子與壁間環隙的Re。超過Reoc后,可以認為CR是一常數,因此當Reo> Reoc后,液體粘度的變化不會對讀數產生影響,不必對粘度的變化進行修正;當Reo＜Reoc時,液體粘度的變化對讀數的影響是很明顯的,必須加以校正,但是粘度的變化與密度的變化不同,后者的修正很簡單,一般教材上都有修正式,而粘度則無法用簡單的計算式來表示,因為一方面實際操作時很難計算Re。,另一方面沿轉子流量計上下的Re。也是不同的。因此當Re。＜Reoc,時只能用實際液體加以標定。
本實驗中乙酸乙醋、丁內醋和水,它們的密度相差不大,而轉子流量計同示值刻度上的實際流量卻相差很大,圖6所示曲線可以判斷出:在實際操作中Re。一定工作在小于或遠小于Re。。的區域范圍中。
4結論
粘度對轉子流量計示值所產生的影響不可忽視,所以在實驗之前,對不熟悉的介質一定要首先對流量計進行計量校對,根據作出的實際流量曲線再繼續下一步實驗,以免造成不必要的實驗誤差。
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