氣體流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)析

　　氣體流量計(jì)是非常常用的節(jié)流式流量計(jì)之一，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、測(cè)量范圍寬(量程比可達(dá)10：1)、測(cè)量精確度較高(誤差±5％左右)、示值直觀、維護(hù)方便、壓損小等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代生活和工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛的計(jì)量器具。

 

　　在計(jì)量技術(shù)水平日益發(fā)展、測(cè)量精度需求不斷提高的今天，計(jì)量工作者只有全面了解氣體流量計(jì)的結(jié)構(gòu)原理、流量計(jì)算、量值影響因素與修正方法、以及流量計(jì)的選型、安裝要求，才能選出非常符合需求的計(jì)量?jī)x表，實(shí)現(xiàn)非常佳測(cè)量效果。作者希望本文給計(jì)量工作者帶來些許幫助。

 

　　氣體流量計(jì)結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)析

 

　　結(jié)構(gòu)分析

 

　　氣體流量計(jì)由兩部件組成，一是從下向上逐漸擴(kuò)張的錐形管，二是置于錐形管中，可沿管中心線上下移動(dòng)、密度比流體稍大的轉(zhuǎn)子（圖1氣體流量計(jì)原理圖）。錐形管由玻璃、塑料或金屬材質(zhì)制成。玻璃或塑料材質(zhì)的錐形管上刻有流量刻度，透過錐管可看到透明流體中轉(zhuǎn)子的位置及所對(duì)應(yīng)的刻度值；金屬材質(zhì)錐形管中轉(zhuǎn)子位置通過磁性耦合等方式傳遞管外，在面板上顯示量值。

 

　　工作原理

 

　　當(dāng)測(cè)量流體的流量時(shí)，流體從錐形管下端流入沖擊轉(zhuǎn)子，對(duì)它產(chǎn)生一個(gè)作用力，力的大小隨流量大小而變化；當(dāng)流量足夠大時(shí)，所產(chǎn)生作用力將轉(zhuǎn)子托起，使之升高；流體經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐形管壁間的環(huán)形斷面從上端流出。當(dāng)流體對(duì)轉(zhuǎn)子的作用力等于轉(zhuǎn)子重量時(shí)，轉(zhuǎn)子因受力平衡而停留在某一位置；這個(gè)位置與流量有相互對(duì)應(yīng)的關(guān)系，據(jù)此位置，即可求得流量值。

 

　　氣體流量計(jì)算

 

　　氣體流量計(jì)轉(zhuǎn)子在錐形管中受三個(gè)力：重力、動(dòng)壓力和浮力，三力平衡時(shí)，轉(zhuǎn)子重力=動(dòng)壓力+浮力。當(dāng)流速變大或變小時(shí)，轉(zhuǎn)子將向上或向下移動(dòng)，流體流動(dòng)的截面積也發(fā)生變化，直至達(dá)到平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的流速，轉(zhuǎn)子在新的位置上穩(wěn)定。因此，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定時(shí)受力關(guān)系公式如下：

 

　　V（ρt－ρf）g＝△p·A（1）

 

　　其中：ρt-轉(zhuǎn)子密度；ρf-流體密度；g-重力加速度；V-轉(zhuǎn)子體積；△p-轉(zhuǎn)子前后壓差；A-轉(zhuǎn)子非常大截面積。

 

　　結(jié)合公式（1），并參照氣體流量計(jì)流量與節(jié)流壓差間的關(guān)系方程式：

 

　　【公式1】

 

　　得氣體流量計(jì)流量公式：

 

　　【公式2】

 

　　其中：Qv-流量值；a0-流量系數(shù)（與轉(zhuǎn)子形狀、流體狀態(tài)、流量計(jì)結(jié)

 

　　構(gòu)和流體物理性質(zhì)等因素有關(guān)，只能由實(shí)驗(yàn)來確定）；A0-環(huán)隙面積，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子高度h；近似有：A0=ch；系數(shù)c與轉(zhuǎn)子和錐形管的幾何形狀及尺寸有關(guān)；ρt-轉(zhuǎn)子密度；ρf—流體密度；At-轉(zhuǎn)子非常大截面積。

 

　　氣體流量計(jì)流量方程式可寫成：【公式3】

 

　　由公式（4）可知，轉(zhuǎn)子的停浮高度h與流量qv成對(duì)應(yīng)關(guān)系；根據(jù)高度的不同來標(biāo)刻流量值，即可在實(shí)際應(yīng)用中即時(shí)讀取流量值。