本文讨论了喷嘴流量计和流量测试装置的计算公式,特别是从测量原理分析了喷嘴流量计,研究了降低测量误差的措施。 本文重点研究了滴管流量测量范围向小流量方向的扩展,提出了真空滴管流量计的构想,改进了结构设置和操作规程,总结了真空滴管流量计的特点。
机械真空泵流量的测量仪器种类繁多,有涡轮流量计、涡街流量计、转子流量计、质量流量计、孔板流量计、喷嘴流量计和滴管流量计等,后者在真空行业中常用。
转子流量计具有精度低、读数不稳定的缺点,因此不适合作为测量仪器。 然而,由于其成本低、易用、读数直观、传输远程等特点,常用于显示生产过程中的流量。
质量流量计因其精度高、响应速度快、稳定可靠、操作使用方便等特点得到了广泛的应用。 然而,对于真空设备行业来说,存在着流动传导不足的问题。 例如,目前最大的质量流量计,最大量程已达到2000 slm,但连接直径仅为10 mm,因此适用于测量压力气体的流量真空泵用于测量其额定范围的一小部分,这已被证明是这种情况,因此它只能用于测量真空行业的小流量。
孔板流量计在水泵行业中得到了广泛的应用,因为它们体积大,安装使用相对麻烦,应用较少。 主要用于低真空和中大流量应用,如活塞真空泵、水环真空泵的测量等。 真空行业应用最广泛的是滴管流量计和喷嘴流量计,这两种绝对流量计,只要操作小心,就能达到很高的精度。
1.喷嘴流量计。
喷嘴流量计是流体力学中根据L**al(Laval)喷嘴原理设计的绝对流量计,喷嘴出口压力与入口压力之比等于0在528时,喷嘴中的气流速度达到超音速,通过的气体流量达到最大。 喷嘴出口压力继续降低,上述压力比将开始小于0528并继续下降,气体流量保持不变。
上述流量计算也要进行转换和校正,如气压转换、气体常数转换、喷嘴效率校正和压比校正。 需要注意的是,当喷嘴的出口压力与入口压力之比大于 0 时,压力比会校正528年后,喷嘴内的气流速度开始下降到声速以下,随着压力比的不断增大,喷嘴内的气流速度进一步减小,这种状态下的流速计算不再遵循公式(1),需要进行压力比校正。 具体计算请参考GB T13930《水环真空泵和水环压缩机风量测量方法》。
喷嘴流量计的测试设置如图1所示。
本喷嘴流量计试验装置与GB T13930仪表的区别在于,各喷嘴中的超音速气流进入试验罩后,由于团簇效应,气流不易混合均匀,压力稳定性差,GB T13930规定的装置测得的抽速偏差较大因此,我们加长了测试罩的长度,l d = 3 4,并将压力位置从测试罩移动到锥体下方的连接管。 测试表明,这种改进是有效的,不再出现抽速过高的现象。
在实际应用中,喷嘴流量计应避免压力低于3kpa,因为试验罩内真空度高,采用小喷嘴,从喷嘴进入的超音速气流团簇效应较强,气流的均匀性和稳定性较差此外,小口径喷嘴的表层也受到很大影响,在抽速测试中会造成较大的偏差。 测试罩中的真空度越高,偏差越大。
2.滴管流量计。
滴管流量计因其量程宽、结构简单、操作方便、精度高、绝对流量计而得到广泛应用。 滴管流量计一直是国内外真空标准中规定的用于测量真空泵抽速的流量计,通过精确测量不同高度的滴管容积,可以精确测量真空泵的流量,至今仍被国内外相关真空标准所采用。
现阶段使用的滴管流量计有这样一个突出的缺点:由于毛细现象的存在,小口径玻璃管内液位存在不同程度的凹陷值,因此滴管直径不能太小,即无法测量小流量或小流量测得的数据不准确。
真空滴管流量计具有以下特点:
1)滴管流量计安装在密封油箱上,通过辅助真空泵的抽气和真空(脱气)阀达到并保持动态稳定的真空,整个流量测量系统处于真空状态,扩大了流量测量范围,特别是小流量。此外,其真空度可以调节以设置其不同的流量范围。
2)整个流量测量系统可以在真空和大气条件下进行,扩大了流量测量的范围。
3)当整个流量测量系统处于真空状态时,流量测量系统的真空度必须小于103pa,以保证流量测量工作的正常运行。
4)滴管内液位上升高度预设,液位信号由超声波液位变送器发送液位上升到一定高度所需的时间由计时码表记录,由液位变送器发出的液位信号控制,从而避免了人工计时和目视观察高度造成的误差,进一步提高了测试的准确性。
5)真空滴管流量计特别适用于真空状态下测量小流量。它可以使用较大直径的滴管来测量小流量,避免了小直径滴管毛细作用造成的低流速测试值,使测试更加准确。
6)真空滴管流量计整个系统处于真空状态,工作液(油)不会受到灰尘和水蒸气的污染,保证了测量精度。