浮子流量传感器黏度特性实验

　　在应用浮子流量计进行流量计量时,根据介质密度和黏度的不同要进行相应的修正,其中黏度修正比较困难.针对这个问题,国内一些学者[2—5]做了大量的研究,采用的介质大都为牛顿流体以及高黏度的非牛顿流体,但对于在工业现场广泛应用的中黏度非牛顿流体的研究目前还鲜见于文献中.鉴于此,笔者研究了中黏度非牛顿流体中配有不同类型浮子的浮子流量传感器的特性,为浮子流量传感器中浮子的选型提供参考依据.

　　1　实验研究

　　1.1　实验对象

　　在浮子流量传感器中,浮子的形状对传感器的性能有很大影响,因此,对配有5种不同类型浮子(见图1)的浮子流量传感器进行黏度实验.图1中,DF-M型和CF-M型是目前应用比较广泛的浮子类型;其他3种浮子是笔者设计的新型浮子.

　　1·2　实验介质

　　为了研究浮子流量传感器的黏度特性,配制了3种不同黏度的甲基纤维素水溶液(简称MC水溶液),其动力黏度分别为31 mPa·s、65 mPa·s和85 mPa·s.MC水溶液是一种典型的非牛顿流体,具有剪切渐稀的性质[6],是一种假塑性流体.同时,也以水为介质做了实验,以便进行对比分析.实验均在常温(20℃)下进行.

　　1·3　实验装置

　　水流量实验装置的结构示意如图2(a)所示,利用的是静态质量[7]185—193原理,其精度为±0·047 6%.MC水溶液实验装置如图2(b)所示,利用的是标准表法[7]220—222原理,标准表是精度为±0·1%的罗茨流量计,黏度的适应范围为0·1~2 000 mPa·s,其仪表系数为351·21/L.

　　1·4　实验数据分析

　　从黏度影响率的角度对实验数据进行分析,黏度影响率有以下3个相应的概念.

　　(1)黏度影响率

　　(2)最大黏度影响率

　　(3)平均黏度影响率

　　式(1)~式(3)中:Ki为浮子在第i个流向高度处浮子流量传感器的黏度影响率;Kmax和-K分别为在浮子行程范围内,利用浮子流量传感器测量黏度为μ的流体介质时的最大黏度影响率和平均黏度影响率;qWi为浮子在第i个流向高度处,在同行程的3次测量中,被测介质为水时流量传感器示值流量的算术平均值,这里介质是指处于标准状态下的水溶液;qμi为浮子在第i个流向高度处,在同行程的3次测量中,被测介质是动力黏度为μ的黏性流体时流量传感器示值流量的算术平均值;N为一次实验中的实验点个数.黏度影响率的含义可理解为在相同的流向高度处,由于流体黏度改变而引起的流量变化量与相同流向高度处水流量的比值,即黏度的变化对流量测量的影响程度.