1、簡介
1.1、（浮動）子流量計的1個特性及其應(yīng)用
　　旋轉(zhuǎn)（浮動）子流量計是常用的氣流測量裝置。它結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，對儀器前后直管長度要求低，壓力損失小，測量范圍寬，運行可靠，適用性廣。15305232668和其他特性，但其流動特性容易受到流體粘度，密度等的影響。也就是說，相同的轉(zhuǎn)移（浮動）子流量計，當(dāng)在不同的介質(zhì)條件下用于相同的體積流量測量時，可以獲得不同的測量結(jié)果，從而導(dǎo)致測量誤差。
　　氣體傳輸（浮動）子流量計的校準(zhǔn)通常由空氣校準(zhǔn)[1]給出。因此，當(dāng)使用它來測量其他氣體介質(zhì)的流量時，必須正確校正儀表刻度。在這方面，當(dāng)介質(zhì)的粘度相似且密度不同時的流量校正公式被給出作為不同介質(zhì)之間的流量轉(zhuǎn)換方法的參考。公式并不復(fù)雜，但要理解公式的背景并靈活掌握應(yīng)用并不容易。
1.2、提出2個問題
　　航空航天模型通常使用氦氣，氦氣是自然界中密度最低的惰性氣體。在評估某些部分時對于性能指標(biāo)，需要氦氣流量計來測量氦氣流量。
　　關(guān)于旋轉(zhuǎn)（浮動）子流量計的氦流量的校準(zhǔn)，一些意見主張使用空氣驗證，然后根據(jù)[2]的方法將空氣流量值轉(zhuǎn)換成氦氣的流量。然而，當(dāng)我們分別用空氣和氦氣校準(zhǔn)/校準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)（浮動）子流量計時，我們發(fā)現(xiàn)通過根據(jù)該方法校正氣流比例獲得的氦的理論計算結(jié)果與實際氦氣流量很大不同。
　　為了解釋這個問題，我們選擇LZB-10型氣體轉(zhuǎn)子流量計，首先用空氣檢查，空氣校準(zhǔn)流量合格，然后用氦氣介質(zhì)校準(zhǔn)五個刻度點的氦氣流量。在相同比例下獲得的氦氣流量和空氣流量的測量值，簡單密度校正后的氦氣流量的計算值，以及文獻中的理論密度校正系數(shù)和實際綜合校正系數(shù)[2]校正方法進行了比較。中的數(shù)據(jù)。

從表1可以看出：
a）實際的氦氣流量和氣流量不遵循[2]中描述的簡單密度校正關(guān)系（即，實際綜合校正因子不等于理論密度校正因子）;b）實際綜合修正系數(shù)小于理論密度修正系數(shù)，即實際氦氣流量小于簡單密度修正后得到的理論氦氣流量;
c）理論密度修正系數(shù)是一個常數(shù)，與流速無關(guān)，實際綜合修正系數(shù)與流速有關(guān)，隨著流速的減小而減小。
為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？理論數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果之間的不一致性解釋了問題是什么，是否可以從理論上解釋。所有這些都是本文所關(guān)注的問題。實際上，這也是對氣體傳遞（浮動）子流量計的流動特性和流量校正方法的適用性的介質(zhì)相關(guān)原理的深刻理解和重新理解。這一點非常重要，因為只有這樣才能真正實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一，確保價值傳遞的科學(xué)性和正確性。
　　為了澄清上述問題，首先要從轉(zhuǎn)移（浮動）子流量計的結(jié)構(gòu)和工作原理入手。
2、旋轉(zhuǎn)（浮動）分流量計結(jié)構(gòu)及工作原理簡述[3,4]
　　旋轉(zhuǎn)（浮動）子流量計主要由錐管，浮子和支撐連接結(jié)構(gòu)組成。流量刻度直接刻在錐形管上，表明浮子的高度與被測介質(zhì)的流速之間一一對應(yīng)。圖1是它的工作原理示意圖。

轉(zhuǎn)子流量計工作原理圖
　　將浮子放置在垂直錐形管中。當(dāng)流體從底部流到頂部時，根據(jù)伯努利方程，在浮子之前和之后形成壓差，并且壓差形成用于升高浮子的力F.當(dāng)F大于浸沒在流體中的浮子的重力Wf時，浮子上升。隨著浮子上升，浮子的最大外徑和錐形管之間的環(huán)形區(qū)域逐漸增大。在流速保持恒定的情況下，流速逐漸減小，并且F逐漸減小直到F和Wf相等，浮子穩(wěn)定在一定高度。同時，考慮到實際流動條件和理想狀態(tài)之間的差異，獲得了F與流體密度ρ，流速v和浮子的最大橫截面積a之間的關(guān)系。

　　其中：Cd-從校準(zhǔn)實驗中獲得的阻力系數(shù)與浮子的形狀，流體的流動狀態(tài)和流體的物理性質(zhì)有關(guān)。

　　式中：Vf ---浮子量，m3; ρf---浮子材料密度，kg / m3; g ---重力加速度，m / s2。
　　從式（1）和式（2）之間的關(guān)系，我們可以得到流量Q的計算公式為

　　式中：C ---流量系數(shù); A ---線圈管橫截面積，m3。
　　對于氣體介質(zhì)，ρ遠(yuǎn)小于ρf，因此上述公式簡化為公式（4），這是氣體傳輸（浮動）子流量計的流量測量原理。

3、用于（浮）轉(zhuǎn)子流量計特性的介質(zhì)相關(guān)性校正
　　對于特定的流量計，已經(jīng)確定了與流量計結(jié)構(gòu)或浮子材料相關(guān)的參數(shù)在等式（4），A，a，Vf，ρf等中，并且注意到存在流量系數(shù)C和密度ρin公式。參數(shù)與被測流體有關(guān)。只要選擇流體介質(zhì)，就可以縮放流量計，或者可以通過校準(zhǔn)或流量校準(zhǔn)實驗確定浮子高度和實際流量之間的對應(yīng)關(guān)系。因此，當(dāng)特定的旋轉(zhuǎn)（浮動）子流量計從工廠運輸時，在錐形管上指示應(yīng)用現(xiàn)有水垢的介質(zhì)類型。當(dāng)用于與秤的適用介質(zhì)不同的其他介質(zhì)流量測量時，秤必須合理。糾正。根據(jù)以上分析，轉(zhuǎn)移（浮動）子流量計的流量特性的介質(zhì)相關(guān)性校正應(yīng)包括密度的校正和流量系數(shù)的校正，并且流量系數(shù)與流體的粘度有關(guān)，所以流量系數(shù)校正有時被稱為粘度校正。
3. 1、密度校正
　　密度校正是[2]中提到的校正方法。比較簡單：根據(jù)公式（4），標(biāo)度介質(zhì)的流速為Q0，密度為ρ0，被測流體的流速為Q1，密度為ρ1。流量與密度的校正公式為

　　可以看出，流速與密度的平方根成反比，密度的平方根是轉(zhuǎn)移（浮動）子流量計的密度校正原理。

3.2、流量系數(shù)校正
　　流量系數(shù)C的校正更復(fù)雜。在理想的情況下（假設(shè)流體是理想的流體，根本沒有粘度;假設(shè)流量是理想的流量而根本沒有能量損失），C是一個常數(shù)等于1的常數(shù)。但是，在實際應(yīng)用中不太可能出現(xiàn)上述絕對理想狀態(tài)。
實際上，對于特定的流量計，流量系數(shù)可以表示為雷諾數(shù)Re [4]的函數(shù)，雷諾數(shù)表征流體流動時慣性力與粘性力之比的無量綱數(shù)[5] ，從等式（6）定義

　　其中：υ---流動部分的平均流速，m / s; L-流體的特征長度，m; ν-流體的運動粘度，m2 / s。
　　雷諾數(shù)是流量計量中的重要參數(shù)。當(dāng)外部幾何條件相似且雷諾數(shù)相同時，流體流動狀態(tài)也幾何相似。這是流體力學(xué)的類似原理。
　　可以看出，流體粘度對流量系數(shù)（或流量）的影響反映在雷諾數(shù)中。
　　在流體力學(xué)中，流體的粘度具有兩個不同的表達(dá)項，這容易混淆。一個是動態(tài)粘度μ，另一個是等式（6）中的運動粘度。兩者之間的關(guān)系和流體的密度ρ由等式（7）給出。

　　根據(jù)雷諾數(shù)的定義，流體運動粘度ν越大，雷諾數(shù)Re越小，表明粘性力對流體流動的影響比慣性力對流體運動的影響更大，并且影響流體介質(zhì)粘度對流速的影響較小。忽略;相反，流體運動粘度ν越小，雷諾數(shù)Re越大，表明粘性力對流體流動的影響不如慣性力對流體運動的影響顯著。由此可以得出結(jié)論，流體粘度對流速的影響程度應(yīng)該基于運動粘度ν，并且不應(yīng)該基于動態(tài)粘度μ。這個非常重要。它對氣體轉(zhuǎn)子流量計的計量驗證具有指導(dǎo)意義。如果使用動態(tài)粘度作為標(biāo)準(zhǔn)，則可能導(dǎo)致不切實際的結(jié)果，因為具有相似動態(tài)粘度的氣體的運動粘度可能還有很長的路要走。以空氣和氦氣為例，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，空氣和氦氣的動態(tài)粘度為[6]：1.81×10-5Pa·s，1.97×10-5Pa·s，應(yīng)該說非常接近。但是，由于兩者的密度差異很大，它們是：1。205 kg / m3,0.663 kg/ m3，兩者的運動粘度也大不相同：1。502×10-5m2 / s和11.85×10-5m2 / s。
　　對于不同的流量計，由于結(jié)構(gòu)本身和浮子的形狀，流量系數(shù)C與雷諾數(shù)Re之間的關(guān)系不相同。很難找到表達(dá)的一般理論公式，通常以曲線的形式通過大量的實驗數(shù)據(jù)。描述兩者之間的具體關(guān)系。

　　在這方面，日本學(xué)者也進行了深入的研究。其中，文獻[4]也給出了具有不同浮子形狀的流量計。

　　流量系數(shù)C與雷諾數(shù)Re之間的關(guān)系如圖2所示。
　　從圖中可以看出，對于具有確定浮子形狀的旋轉(zhuǎn)（浮動）子流量計，如果氣態(tài)介質(zhì)的運動粘度足夠小，則在雷諾數(shù)Re達(dá)到某一值后，流量系數(shù)C基本保持不變。值。因此，在該區(qū)域（暫時稱為線性區(qū)域）中，不需要進行粘度校正（或流量系數(shù)校正），僅需要進行濃度校正。然而，對于氦氣，由于其運動粘度遠(yuǎn)大于空氣，雷諾數(shù)和空氣的雷諾數(shù)也非常不同，因此工廠只使用空氣標(biāo)準(zhǔn)。：
●在確定浮子的形狀結(jié)構(gòu)的情況下，流量系數(shù)與流體運動的粘度有關(guān)，運動粘度越大，流量系數(shù)越小;
●在正常情況下，同一流量計的不同流量位置的流量系數(shù)可能不同。流量越小，系數(shù)越小。然而，對于具有較低運動粘度的流體，流量系數(shù)與流量標(biāo)度位置之間的相關(guān)性較小;流量系數(shù)與標(biāo)度位置的相關(guān)性取決于浮子的形狀。
該圖進一步傳播了以下兩種現(xiàn)象：
●流體粘度對流速的影響程度應(yīng)以運動粘度ν為標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)以動態(tài)粘度μ為基礎(chǔ);
●對于氦氣流量，氣流量表的實際總校正系數(shù)與流量有關(guān)，隨著流量的減小而減小。這是對本文介紹中引入的c）現(xiàn)象的解釋。：
4、結(jié)論
　　總結(jié)以前的理論分析和實驗數(shù)據(jù)，結(jié)合實際工作經(jīng)驗，我們對氣體傳遞（浮動）子流量計的介質(zhì)相關(guān)性有如下理解，而這些點往往是轉(zhuǎn)子流量計的校準(zhǔn)。在工作中容易被忽視的地方：
●轉(zhuǎn)移（浮動）子流量計的流量特性的介質(zhì)相關(guān)性反映在兩個方面：密度相關(guān)和運動粘度相關(guān)。不同氣體介質(zhì)流速之間的密度校正（轉(zhuǎn)換）和流量系數(shù)校正（轉(zhuǎn)換）分別僅在滿足一定條件的前提下，才能進行密度校正（轉(zhuǎn)換）;
●應(yīng)正確理解文獻[2]的濃度校正方法中提到的粘度相似性原理。由于流體的粘度被分為動態(tài)粘度和運動粘度，因此在理解相似性原理時容易引起模糊。實際上，相同的流量計，當(dāng)用于測量不同氣體介質(zhì)的流量時，流量系數(shù)的差異是由于介質(zhì)的運動粘度的差異，而不是動態(tài)粘度的差異。因此，應(yīng)該使用兩者的運動粘度之間的相似性作為是否僅進行濃度校正的標(biāo)準(zhǔn)，并且不應(yīng)該使用動態(tài)粘度作為標(biāo)準(zhǔn)。否則，這是不科學(xué)的。例如：具有相似動態(tài)粘度和長移動粘度的氦氣和空氣氣流之間的關(guān)系就是一個活生生的例子。
對于與空氣動力粘度差別很大的氣體介質(zhì)（例如氦氣），當(dāng)然不可能僅進行密度校正。然而，由于流量計的整體結(jié)構(gòu)和浮子的形狀的廣泛變化，流量系數(shù)（或粘度）的校正使得難以找到像密度校正那樣的合適的理論公式。在這種情況下，流量計秤與實際工作介質(zhì)的重新校準(zhǔn)是一種科學(xué)選擇，因為這允許直接訪問工作介質(zhì)的實際流量而無需理論轉(zhuǎn)換。
5、結(jié)論
　　雖然旋轉(zhuǎn)（浮動）子流量計的結(jié)構(gòu)非常簡單，但其在流量測量中的應(yīng)用也很常見。然而，由于流量計量特性的介質(zhì)特性相關(guān)性和流體物理性質(zhì)的廣泛范圍，流量計量技術(shù)的復(fù)雜性注定。特別是，氣體介質(zhì)的相對高的可壓縮性和熱膨脹使得氣流校準(zhǔn)的技術(shù)難度更大。作為流量計量工作者，我們比普通流量計用戶更深入地了解和分析流量計的流量測量原理和流量特性。
這些只是我們在實際工作中獲得的一些粗略經(jīng)驗和想法。關(guān)于氦氣流量計流量特性的更深入的研究工作正在等待許多流量計研究人員的共同努力。