淺談氣體流量的測定實驗

時間：2024-12-18 09:46:48

一、實驗目的
了解氣體流量的測定方法。
二、實驗所用單元
流量計、數字氣壓計、主實驗平臺、數字電壓表。
三、實驗原理及電路
浮子流量計是以浮子在垂直錐形管中隨著流量變化而升降，改變它們之間的流通面積來進行測量的體積流量儀表，又稱轉子流量計。浮子流量計的流量檢測元件是由一根自下向上擴大的垂直錐形管和一個沿著錐管軸上下移動的浮子組所組成。工作原理如圖47-1所示，被測流體從下向上經過錐管1和浮子2形成的環隙3時，浮子上下端產生差壓形成浮子上升的力，當浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時，浮子便上升，環隙面積隨之增大，環隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時，浮子便穩定在某一高度。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應關系。

體積流量Q的基本方程式為：

當浮子為非實芯中空結構（放負重調整量）時，則：

式中：
α——儀表的流量系數，因浮子形狀而異；
ε——被測流體為氣體時氣體膨脹系數，通常由于此系數校正量很小而被忽略，且通過校驗已將它包括在流量系數內，如為液體則ε=1；
△F——流通環形面積，m²；
g——當地重力加速度，m/s²；
V_f——浮子體積，如有延伸體亦應包括，m³；
ρ_f——浮子材料密度，kg/m³；
ρ——被測流體密度，如為氣體是在浮子上游橫截面上的密度，kg/m³；
F_f——浮子工作直徑（最大直徑）處的橫截面積，m²；
G_f——浮子質量，kg。
流通環形面積與浮子高度之間的關系如：

當結構設計已定，則d、 β為常量。式中有h的二次項，一般不能忽略此非線性關系，只有在圓錐角很小時，才可視為近似線性。
式中：
d——浮子最大直徑（即工作直徑），m；
h——浮子從錐管內徑等于浮子最大直徑處上升高度，m；
β——錐管的圓錐角；
a、b——常數。
四、實驗步驟
1、觀察浮子流量計基本結構。
2、開啟壓力源開關，讓氣泵工作。
3、緩慢開啟流量計下端調節閥門，讓轉子停留在玻璃板中間位置，讀取示值。
4、在不調節閥門的情況下，記錄不同壓力值時，流量計的讀數，填入表47-1中。

表47-1 當閥門一定時，壓力與流量記錄表

壓力（KPa）
流量(m³/h)

5、示值修正，根據讀取示值合查取有關手冊進行修正。現在做簡要說明：流量計實際測量時讀取的流量計示值，并不是被測液體的真實值，必須對示值按實際的流體狀態進行修正。對于本實驗被測氣體為干燥氣體，若流量計上讀取示值為：，浮子的材料為：Cr₁₈NiTi在流量計入口處測得溫度為10，絕對壓力，此時流經流量計的流量計算如下：從有關手冊中查的干空氣在標準狀態時，密度，壓縮系數，在10時的壓縮系數，根據被測氣體為干氣體時的示值修正公式：
,為流量計出入口處的溫度值，在此＝。式中為標定介質在標準狀態下絕對壓力，則得。可見示值與實際值相差較大。所以在不同的環境條件下，要修正示值。
五、實驗報告
1、說明流量計示值與真實值之間不同的原因，了解其修正方法。
2、畫出不同壓力條件下，流量的大小曲線。

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