金屬管浮子流量計(jì)流量換算與計(jì)算公式

金屬管浮子流量計(jì)用于連續(xù)測(cè)量封閉管道中液體和氣體的體積流量，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用維護(hù)方便，能適應(yīng)各種場(chǎng)合，因此廣泛地應(yīng)用于流量測(cè)量和工業(yè)過程控制中。

    流量計(jì)由傳感器和指示器組成，除就地指示瞬時(shí)流量外，還可遠(yuǎn)傳輸出4～20mADC電信號(hào)，整體采用模塊式組合設(shè)計(jì)，可在現(xiàn)場(chǎng)快速增加上下限開關(guān) 、流量累積功能 ，各功能單元板為插裝結(jié)構(gòu)，具有更換部件簡單、方便、定位準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

 1 為什么要進(jìn)行流量換算

    制造廠家是用水或空氣來進(jìn)行浮子流量計(jì)的標(biāo)定的。由于實(shí)際應(yīng)用時(shí)介質(zhì)的狀態(tài)和標(biāo)定時(shí)不同，根據(jù)測(cè)量原理，浮子在測(cè)量管中的同一位置所代表的流量值和標(biāo)定時(shí)是不同的，要想正確選擇流量計(jì)的規(guī)格、現(xiàn)場(chǎng)使用好儀表，就要知道它們之間的流量換算關(guān)系。

    另外浮子流量計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其精度是相對(duì)于滿量程而言的，所以用戶使用時(shí)，其常用流量應(yīng)達(dá)到滿量程的60%～80%以上較為合理，如果用在50%以下則相對(duì)誤差會(huì)增大，精度受影響，如果流量超過滿量程更是無法正常測(cè)量，因此只有正確進(jìn)行流量換算才能選出適合的儀表。

  2 換算的依據(jù)

    換算的依據(jù)主要有兩個(gè)：浮子流量計(jì)的理論計(jì)算公式和理想氣體的狀態(tài)方程。

    浮子流量計(jì)的計(jì)算公式

  （1）

    式中：Q——體積流量
    a——流量系數(shù)
    Fk——浮子最大直徑與其同高度錐管橫截面之間的環(huán)隙面積
    g——重力加速度
    Vf——浮子的體積
    ρf——浮子的密度
    ρ——被測(cè)流體的密度
    A——浮子的最大截面積（式中的單位為cm、g、s制）

    理想氣體的狀態(tài)方程 

  （2）

    式中：P0，P1——兩種狀態(tài)下的絕對(duì)壓力
    T0，T1——兩種狀態(tài)下的絕對(duì)溫度
    V0，V1——兩種狀態(tài)下的體積從理想氣體的狀態(tài)方程可以演繹出以下兩種關(guān)系 ：

a流量關(guān)系  （3）

B密度關(guān)系  （4）

式中：M——介質(zhì)的質(zhì)量
    ρ——介質(zhì)的密度
    Q——介質(zhì)的流量

3 流量換算公式

    流量計(jì)測(cè)量不同介質(zhì)時(shí)流量之間的關(guān)系如下式：

    從式中可以看到浮子流量計(jì)流量換算的實(shí)質(zhì)是密度換算。

 3.1 液體的測(cè)量和換算

    流量計(jì)用于液體流量測(cè)量時(shí)，制造廠是用常溫下清潔的水作為校驗(yàn)液來標(biāo)定的，若被測(cè)介質(zhì)的密度與水的密度不同，應(yīng)對(duì)被測(cè)介質(zhì)的流量進(jìn)行換算。公式如下：

  （6）

式中：Q1——被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量
    Q0——換算成水的流量
    Kp——體積流量的密度修正系數(shù)
    ρf——浮子部件的密度：7900kg/m3
    ρ0—— 20℃時(shí)水的密度：998.2kg/m3
    ρ1——被測(cè)介質(zhì)的密度：kg/m3

3.2 氣體的測(cè)量和換算

    流量計(jì)用于氣體流量測(cè)量時(shí)，制造廠是用標(biāo)準(zhǔn)狀況下（20℃、101.325kPa）的空氣進(jìn)行標(biāo)定的，由于氣體的密度遠(yuǎn)小于浮子密度， 公式（ 5 ） 簡化為：

  （7）

    式中各項(xiàng)均為工作狀態(tài)下的值，為方便起見應(yīng)換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，將公式（3）和（4）代入并整理后便得到氣體的換算公式

  （8）

式中：Q1——被測(cè)氣體工作狀況下的流量換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的流量（Nm3/h）
    Q0——換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的流量（Nm3/h）
    ρ1——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下被測(cè)氣體的密度（kg/m3）
    ρ0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的密度：（1.205kg/m3）
    P1——被測(cè)氣體工作狀況下的絕對(duì)壓力（表壓+大氣壓）MPa
    P0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的壓力（0.101325MPa ）
    T1——被測(cè)氣體工作狀況下的開爾文溫度
    T0——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的開爾文溫度（293.15K）
    Kρ——氣體的密度修正系數(shù)
    Kp——氣體的壓力修正系數(shù)
    KT——氣體的溫度修正系數(shù)

 4 應(yīng)用實(shí)例

    儀表選型的實(shí)質(zhì)就是求出換算流量Q0，再根據(jù)流量規(guī)格選出合適的儀表型號(hào)。

    例題1用戶的被測(cè)介質(zhì)為二氯丙烷，密度1130kg/m3，流量上限為10001/h，如何選型？

解：換算流量×1000=1074.31/h

    因此用DN25口徑的浮子流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量比較合適。

    例題 2用戶的被測(cè)介質(zhì)為乙炔（密度為1.091kg/Nm3），壓力為3kgf/cm2，溫度為25℃，流量上限為10m3/h時(shí)，如何選型？

    解：被測(cè)氣體的絕對(duì)壓力p1=3×98.1+101.325=395.625kPa

    標(biāo)準(zhǔn)狀況下的流量×10=38.39Nm3/h

    換算流量×38.39=18.64Nm3/h

    因此用DN15口徑的浮子流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量比較合適。

5 結(jié)語

    金屬管浮子流量計(jì)作為過程控制儀表，可以適應(yīng)高溫、高壓、強(qiáng)腐蝕、劇毒等多種苛刻環(huán)境，可動(dòng)部件少、便于維護(hù)，解決了生產(chǎn)中的許多難題。金屬管浮子流量計(jì)以其卓越的性能被越來越多的用戶所青睞。而熟練掌握浮子流量計(jì)的流量換算對(duì)正確選表和用表至關(guān)重要。因此了解浮子流量計(jì)的性能特點(diǎn)和儀表選型的方法，才能正確選擇性能和價(jià)格比較高的類型。