气体流量的测定实验

气体流量的测定实验 *
一、实验目的
了解气体流量的测定方法。
二、实验所用单元
流量计、数字气压计、主实验平台、数字电压表。
三、实验原理及电路
浮子流量计是以浮子在垂直锥形管中随着流量变化而升降，改变它们之间的流通面积来进行测量的体积流量仪表，又称转子流量计。浮子流量计的流量检测元件是由一根自下向上扩大的垂直锥形管和一个沿着锥管轴上下移动的浮子组所组成。工作原理如图47-1所示，被测流体从下向上经过锥管1和浮子2形成的环隙3时，浮子上下端产生差压形成浮子上升的力，当浮子所受上升力大于浸在流体中浮子重量时，浮子便上升，环隙面积随之增大，环隙处流体流速立即下降，浮子上下端差压降低，作用于浮子的上升力亦随着减少，直到上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。浮子在锥管中高度和通过的流量有对应关系。

体积流量Q的基本方程式为：

当浮子为非实芯中空结构（放负重调整量）时，则：

式中：
α——仪表的流量系数，因浮子形状而异；
ε——被测流体为气体时气体膨胀系数，通常由于此系数校正量很小而被忽略，且通过校验已将它包括在流量系数内，如为液体则ε=1；
△F——流通环形面积，m²；
g——当地重力加速度，m/s²；
V_f——浮子体积，如有延伸体亦应包括，m³；
ρ_f——浮子材料密度，kg/m³；
ρ——被测流体密度，如为气体是在浮子上游横截面上的密度，kg/m³；
F_f——浮子工作直径（最大直径）处的横截面积，m²；
G_f——浮子质量，kg。
流通环形面积与浮子高度之间的关系如：

当结构设计已定，则d、 β为常量。式中有h的二次项，一般不能忽略此非线性关系，只有在圆锥角很小时，才可视为近似线性。
式中：
d——浮子最大直径（即工作直径），m；
h——浮子从锥管内径等于浮子最大直径处上升高度，m；
β——锥管的圆锥角；
a、b——常数。
四、实验步骤
1、观察浮子流量计基本结构。
2、开启压力源开关，让气泵工作。
3、缓慢开启流量计下端调节阀门，让转子停留在玻璃板中间位置，读取示值。
4、在不调节阀门的情况下，记录不同压力值时，流量计的读数，填入表47-1中。

表47-1 当阀门一定时，压力与流量记录表

压力（KPa）
流量(m³/h)

5、示值修正，根据读取示值合查取有关手册进行修正。现在做简要说明：流量计实际测量时读取的流量计示值，并不是被测液体的真实值，必须对示值按实际的流体状态进行修正。对于本实验被测气体为干燥气体，若流量计上读取示值为：，浮子的材料为：Cr₁₈NiTi在流量计入口处测得温度为10，绝对压力，此时流经流量计的流量计算如下：从有关手册中查的干空气在标准状态时，密度，压缩系数，在10时的压缩系数，根据被测气体为干气体时的示值修正公式：
,为流量计出入口处的温度值，在此＝。式中为标定介质在标准状态下绝对压力，则得。可见示值与实际值相差较大。所以在不同的环境条件下，要修正示值。
五、实验报告
1、说明流量计示值与真实值之间不同的原因，了解其修正方法。
2、画出不同压力条件下，流量的大小曲线。

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