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查看更多流量計選型需要提供哪些流體參數(shù),?流量計如何正確選型,?流量計生產(chǎn)廠家采用什么選型方法?對工業(yè)管道流體流動規(guī)律的研究,、流量測量計算以及儀表選型時,,都要遇到一系列反映流體屬性和流動狀態(tài)的物理參數(shù)。這些參數(shù),,常用的有流體的密度、粘度,、絕熱指數(shù)(等熵指數(shù)),、體積壓縮系數(shù)以及雷諾數(shù)、流速比(馬赫數(shù))等,;這些物理參數(shù)都與溫度.壓力密切相關(guān),。流量測量的一次元件的設(shè)計以及二次儀表的校驗,都是在一定的壓力和溫度條件下進行的,。若實際工況超過設(shè)計規(guī)定的范圍,,即需作相應(yīng)的修正。
流量計選型有關(guān)的流體參數(shù)之一:流體的密度:是流體的重要參數(shù)之一,,它表示單位體積內(nèi)流體的質(zhì)量,。在一般工業(yè)生產(chǎn)中,流體通??梢暈榫鶆蛄黧w,,流體的密度可由其質(zhì)量和體積之商求出:各種流體的密度都隨溫度,、壓力改變而變化.在低壓及常溫下,壓力變化對液體密度的影響很小,,所以工程計算上往往可將液體視為不可壓縮流體,,即可不考慮壓力變化的影響.但這只是一種近似計算。而氣體,,溫度,、壓力變化對其密度的影響較大,所以表示氣體密度時,,必須嚴格說明其所處的壓力,、溫度狀況.工業(yè)測量中,有時還用“比容”這一參數(shù),。比容數(shù)是密度數(shù)的倒數(shù),,單位為m3/kg。
流量計選型有關(guān)的流體參數(shù)之二:流體的粘度:是表示流體內(nèi)摩擦力的一個參數(shù),。各種流體的粘度不同,,表示流動時的阻力各異。粘度也是溫度,、壓力的函數(shù),。一般說來,溫度上升,,液體的粘度就下降,,氣體的粘度則上升.在工程計算上液體的粘度,只需考慮溫度對它的影響,,僅在壓力很高的情況下才需考慮壓力的影響,。水蒸氣及氣體的粘度與壓力、溫度的關(guān)系十分密切.表征流體的粘度,,通常采用動力粘度( )和運動粘度(v),,有時也采用恩氏粘度(°E).流體動力粘度的意義是,當(dāng)該流體的速度梯度等于l時,,接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力.流體的動力粘度也可理解為兩個相距1m,、面積各為1m2的流體層以相對速度1m/s移動時相互間的作用力,動力粘度的單位Pa·s是單位制(SI)的導(dǎo)出單位,,是我國法定單位.它與過去習(xí)慣使用的其他單位的換算關(guān)系見表l—4.表中的單位達因·秒/厘米2(dyn·s/cm2)是厘米—克—秒單位制(c.G.s單位制)的導(dǎo)出單位,,習(xí)慣上稱泊(P)。取其百分之一為單位,,稱厘泊(cP),,或百萬分之一為單位,稱微泊( P)。在試驗室對粘度進行測定常采用恩格勒粘度計,,這里還需提及恩氏粘度(E)的概念,。流體的恩氏粘度又稱條件粘度,它是基于流體的粘性越大,,流動時表現(xiàn)的阻力也越大的原理,按下列方式測定的:取一定容積的被測流體(例如200mL),,在一定的溫度(t℃)下,測定其從恩格勒粘度計流出的時間( t),,以s為單位,,然后與同體積的蒸餾水在20℃時流出恩格勒粘度計的時間( )對比,其比值稱該流體在t℃時的恩氏粘度.
流量計選型有關(guān)的流體參數(shù)之三:牛頓流體及非牛頓流體:在節(jié)流裝置的設(shè)計標(biāo)準,、規(guī)程以及一些流量測量方法的“適用范圍”欄目中,,常常提出所測流體于“牛頓流體”。什么是牛頓流體和非牛頓流體呢? 在前述流體的粘度一節(jié)中,,給出了流體動力粘度的定義式(1—3),,由該式可以導(dǎo)出在流體內(nèi)部有速度梯度(剪切進度) 時,作用在與該速度梯度方向垂直的單位面積上的內(nèi)摩擦力(或稱剪切應(yīng)力,、粘滯力) 與 之間的關(guān)系式是:式(1—8)稱牛頓粘性定律,。當(dāng)式中比例系數(shù) (即動力粘度)為常數(shù)時,內(nèi)摩擦力 與速度梯度間呈線性關(guān)系,。這一規(guī)律的流體即稱牛頓流體.不同種類的牛頓流體的比例常數(shù)值各不相同,。當(dāng) 值不是常數(shù)或 與間的關(guān)系不符式(1—8)所示規(guī)律,即不符牛頓粘性定律時,,該流體即稱非牛頓流體,。一般高粘滯性流體和高分子溶液都呈現(xiàn)非牛頓流體的性質(zhì)。典型的非牛頓流體以可塑性流體,、膨脹性流體和賓厄姆(BINGham)流體為代表.其與 的關(guān)系可用下列兩個簡單的典型式表示:為直觀起見,,常以 作縱坐標(biāo),以 為橫坐標(biāo),,繪出 與的關(guān)系曲線,,稱流動曲線。對牛頓流體,,流動曲線為通過原點的直線;對非牛頓流體,,流動曲線有各種不同的形狀,。例如可塑性流體的流動曲線是下彎的曲線;膨脹性流體則是向上彎的曲線,;賓厄姆流體為不通過原點的直線,。
流量計選型有關(guān)的流體參數(shù)之四:絕熱指數(shù)及等熵指數(shù):測量氣(汽)體流量時,需要了解流體流經(jīng)流量測量元件(例如節(jié)流元件)時的狀態(tài)變化,為此需要知道被測氣(汽)體的絕熱指數(shù)和等熵指數(shù),。流動工質(zhì)在狀態(tài)變化(由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種狀態(tài))過程中若不與外界發(fā)生熱交換,,則該過程稱為絕熱過程。若絕熱過程沒有(或不考慮)摩擦生熱,,即為可逆絕熱過程.根據(jù)熵的定義,,在可逆絕熱過程中熵(S)值不變(S=常數(shù)),故可逆的絕熱過程又稱為等熵過程,。例如,,流體流經(jīng)節(jié)流元件時,因為節(jié)流元件很短,,其與外界的熱交換及摩擦生熱均可忽略,,所以該過程可近似認為是等熵的.在此過程中,流體的壓力P與比容V的X次方的乘積為常數(shù),,即PVX=常數(shù),,X稱為等熵指數(shù)。當(dāng)被測氣(汽)體服從理想氣體定律時,,等熵指數(shù)等于比熱比,,即定壓比熱Cp與定容比熱Cv之比值Cp/Cv。在絕熱過程中,,比熱比又叫絕熱指數(shù),。實際氣(汽)體的等熵指數(shù)與介質(zhì)的種類以及所處的壓力,、溫度有關(guān),,可從有關(guān)手冊的圖表上查?。畮追N常用氣體在常溫常壓下的X值見表l—8,。至今還有許多氣體或蒸汽的等熵指數(shù)尚沒有數(shù)據(jù)發(fā)表,,在此情況下可暫時用比熱比代替,?;旌蠚怏w的等熵指數(shù)不服從疊加規(guī)律,,但其定壓比熱和定容比熱服從疊加規(guī)律,,可按疊加法則求得,,然后再求出混合氣體的比熱比。
流量計選型有關(guān)的流體參數(shù)之五:可壓縮流體的壓縮系數(shù):任何流體都可壓縮,,這是流體的基本屬性,。但在工程上液體一般可忽略其體積的微小變化,視為不可壓縮①,。對于氣體,,通常作為可壓縮流體來處理。在流量測量中,,氣體流經(jīng)測量元件的時間很短,,來不及與外界進行熱交換,且可不考慮摩擦生熱,所以這時發(fā)生的氣體狀態(tài)變化過程可近似地視為可逆絕熱過程或等熵過程,。因此,,可用絕熱過程狀態(tài)方程來計算不同狀態(tài)下的比容(V)或密度( ).壓縮系數(shù)K0的物理意義就很明確,即根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程求得的氣體容積和實際氣體間在各種壓力,、溫度下有不同程度的偏離,。壓縮系數(shù)就是衡量這種偏差程度的尺度。不同的氣體,,壓縮系數(shù)也不同,。各種氣體的壓縮系數(shù)可由有關(guān)工程手冊所載曲線查取,壓力較高及測量準確度要求較高時,需考慮液體的可壓縮性,。
流量計選型有關(guān)的流體參數(shù)之六:流速比:流體的流動速度(V)和聲音在該流體內(nèi)傳播的速度(c)之比,,稱為馬赫數(shù)(M),M=.在氣體動力學(xué)中,,它是劃分氣體流動類型的一個標(biāo)準,,又是判斷氣體壓縮性的一個尺度。在氣(汽)體中,,壓力以聲速相對于氣體傳播.當(dāng)氣(汽)體以流速V流動時,,在順流情況下,壓力向下游傳播的速度是c+V,;在逆流情況下,,壓力向上游傳播的速度是c-V,因此,,當(dāng)V>c時,,下游壓力的改變不會向上游傳播。音速噴嘴就是利用這一原理達到恒定酌臨界流量的,。當(dāng)馬赫數(shù)M>l時,,稱為超音速流動;M<1時,,稱為亞音速流動.在超音速和亞音速流功情況下,,氣(汽)體表觀的特性有本質(zhì)的區(qū)別。流體的壓縮性是指機體在流場中相對密度的變化,。實驗證明,,隨著氣(汽)體流速增加,氣(汽)流中的壓力梯度也增加,,則流體的密度就不能視為常數(shù),。因此,馬赫數(shù)就可用作衡量氣體壓縮性的標(biāo)準,。流體在流場中相對密度的變化( / 。)和馬赫數(shù)是什么關(guān)系?氣體在流場中密度的變化是馬赫數(shù)的函數(shù),,并和氣體的性質(zhì)有關(guān).對于同一氣體,,馬赫數(shù)越大,密度變化也就越大,。例如,,工業(yè)上常用的過熱蒸汽的/ 0和M的關(guān)系如表1—7所示。由表1—7可知,,隨著馬赫數(shù)的增加,,也即隨著流速的增加,氣體的密度將減小,。在工業(yè)測量中,,若馬赫數(shù)不大,則可利用式(I—15)計算得 / 0,,若在允許的誤差范圍內(nèi)的變化可忽略,,則可根據(jù)具體情況把可壓縮流體視為不可壓縮流體處理。在不同的氣體中音速各不相同,。在0℃的空氣中音速為332m/s,;在二氧化碳氣體中,為262m/s,;在同一氣體中,,音速隨溫度的升高而增加。應(yīng)根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)以及工作狀態(tài)下的溫度由式(1—16)計算聲速,。常見氣體的物理性質(zhì)見表1—8所列,。
流量計選型有關(guān)的流體參數(shù)之七:雷諾數(shù):測量管內(nèi)流體流量時,往往必須了解其流動狀態(tài),、流速分布等,。雷諾數(shù)就是表征流體流動特性的一個重要參數(shù).流體流動時的慣性力Fs和粘性力(內(nèi)摩擦力)Fm之比稱為雷諾數(shù)。用符號Re表示,。Re是一個無因次量,。用方形管傳輸流體,管道定型尺寸取當(dāng)量直徑(Dd),。當(dāng)量直徑等于水力半徑的四倍,。對于任意截面形狀的管道,其水力半徑等于管道截面積與周長之比.所以長和寬分別為A和B的矩形管道,,其當(dāng)量直徑對于任意截面形狀管道的當(dāng)量直徑,,都可按截面積的四倍和截面周長之比計算。雷諾數(shù)小,,意味著流體流動時各質(zhì)點問的粘性力占主要地位,,流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動,,呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大,,意味著慣性力占主要地位,,流體呈紊流流動狀態(tài),一般管道雷諾數(shù)ReD<2000為層流狀態(tài),,ReD>4000為紊流狀態(tài),,ReD=2000――4000為過渡狀態(tài)。在不同的流動狀態(tài)下,,流體的運動規(guī)律.流速的分布等都是不同的,,因而管道內(nèi)流體的平均流速;與zui大流速Vmax的比值也是不同的,。因此雷諾數(shù)的大小決定了粘性流體的流動特性,。圖1—l表示光滑管道的雷諾數(shù)ReD與/Vmax的關(guān)系。試驗表明,,外部條件幾何相似時(幾何相似的管子,,流體繞過幾何相似的物體等),若它們的雷諾數(shù)相等,,則流體流動狀態(tài)也是幾何相似的(流體動力學(xué)相似),。這一相似規(guī)律正是流量測量節(jié)流裝置標(biāo)準化的基礎(chǔ)??梢?,雷諾數(shù)確切地反映了流體的流動特性,是流量測量中常用的參數(shù).在使用雷諾數(shù)時,,應(yīng)注意其對應(yīng)的定型尺寸,。一般在給出的雷諾數(shù)Re的右下角注以角碼,表明對應(yīng)的定型尺寸,。
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