容积式流量计的压力损失特性

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  容积式流量计的压力损失特性

容积式流量计的压力损失特性
流体流过容积式流量计时,将产生不可恢复的压力降称为压力损失,一般用Δp表示。其大小可通过安装在流量计进出口的差压计来测量。
引起容积式流量计压力损失的原因有两个方面,一是由于流量计测量元件动作的机械阻力引起的压力损失;而是由于流体粘性造成的流动阻力引起的压力损失。由于容积式流量计内部的测量元件(转子、活塞、刮板等)的动作是在流体压力作用下进行的,流体要使流量计动作运行,必然要消耗一部分能量,这部分能量消耗最终以流量计前后的不可恢复压力损失的形式表现出来。显然,流量越大,压力损失Δp就越大,流体粘性越大,压力损失Δp也越大。
与其他流量计相比,容积式流量计的压力损失时比较大的,尤其是在测量高粘度流体时。它跟流量的关系并非线性。低粘度时呈二次曲线的规律变化,如图2-16和图2-17所示,它们分别表示液体和气体的容积式流量计的压力损失曲线。从图中可以看出,压力损失随流量的增加而增加;对于液体流量计,它还随着粘度的增加而增加,对于气体流量计,压力越高,压力损失也越大。
流量计压损曲线
上面我们分析了液体和气体流量计的压力损失随流量大小的变化情况,下面我们进一步分析压力损失对流量计误差特性的影响。
一般来说,对于给定的流量计,它产生漏流的间隙是一定的(忽略测量元件磨损的情况),在一定的间隙下,通过流量计间隙的楼流量Δq与流量计前后的压力差(压力损失)有一定的关系。我们可以用两种模型来表示这种关系。
1.层流模型
当流量计的间隙较小,通过流量计的流体粘度又较高时,可以认为通过流量计间隙的漏流是粘性流动,其楼流量可以表示为:
Δq=C1*Δp/η (2-11)
式中:
C1--与流量结构有关的常数;
Δp--流量计前后压差(压力损失);
η--流体动力粘度
2.紊流模型
当流量计的间隙相对较大,通过流量计的流体粘度又较小时,可以认为通过流量计间隙的漏流是紊流流动,几乎不受流体粘度的影响,其漏流量可以表示为:

式中
C2--与流量计结构有关的常数;
Δp--流量计前后压差(压力损失);
ρ--流体密度
上述流量计间隙较小,粘度较大,或流量计间隙较大,粘度较小等表述只是一种模糊的说法,其实式2-11和2-22所示的模型具有较强的针对性。前者用于液体介质,后者用于气体介质。也就是说,同样的间隙,对于液体介质来说可能属于较小的间隙,流动呈层流状态,而对于气体来说可能属于较大的间隙,流动呈紊流状态。
从式2-11和2-12可以看到,随着差压Δp的增加,楼流量也增加。所以前面在分析流量计误差特性时假设的漏流量为常数并不符合实际情况。实际的情况是,随着通过流量计流量的增加,流量计前后的压力损失也增加,漏流也随着增加。有时漏流增加的速度比流量还快,这就是有的容积式流量计为什么在流量很大时其误差曲线要向负方向倾斜的原因。


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