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解析磁浮子液位計中測量管內的液體介質流體特性

來源:天長市華康儀表電纜廠-首頁   2013年04月30日 13:32  

首先,我們了解一下磁性液位計測量原理是,當被測容器內液體經由接口法蘭流入流出液位計圓管內,托起漂浮在于管道內液面上的磁性浮標上升或下降,通過磁性作用由磁浮標驅動磁翻柱紅-白雙色指示器翻轉,可根據翻柱面上示值測出容器內液位高度。這一系列過程測出結果勢必會產生累計性誤差。

一般情況下,像這種液位計量儀表,其示值誤差控制在±10mm。而影響測量結果的因素很復雜,其中包括被測液體溫度和壓力,介質類型,粘度等等。本文將從流體學原理上,作出液體流層分布,以及介質相關條件,對測量示值引起的微觀上誤差分析。黏性是流動液體一個重要特性,也是衡量液體介質粘度主要指標,又稱粘滯力。它隨液體溫度和壓力而變化,一般隨溫度升高而變小,隨壓力增加而變大。同時流動液體密度有關,呈反比關系。而靜止液體,如水、油液等。不表現出黏性。由此可見,在工況測量現場中,對于高溫、高壓液體進行液位測量,要保證控制適當的流速;而對于比重較大液體,保證被測介質平緩地流進液位計管道內,待液位高度不再變化時,保持一段時間,以免造成實際測出液位高度與容器內液面不一致,超出示值誤差范圍以外。對于較大量程的液位計量儀器,存在導致管內示值波動可能性越大,測量過程越要規范化。

在微觀狀態下,液位測量管道的內徑大小,管壁附近流層分布以及管壁粗糙度等,都會可能產生液體流動時實際液位高度微小變化,達不到示值誤差。流體學上,由雷諾試驗得知,液體流動時分兩種流態:層流和紊流。前者穩定性好,有方向性;后者結構復雜,壓力、速度和方向性均具有時空隨機性,作無規律變化,是一種無定常流。關于液體流層分布:

層流邊層,靠近壁面附近,一層很薄的流層,比較安定;

過度邊層,即層流邊層邊界外,流速稍顯明顯,液體處于不安定狀態,但沒達到雜亂無章的程度;

紊流區,過渡層之外,液體流動處于雜亂無章的流動狀態。

具體來說,層流層厚度Δ與主流紊流程度有關。而紊流程度與雷諾系數Re相關:

      Δ30d/Re

式中, ——摩擦阻力系數

       d——圓管直徑

管中的流速大小,被測介質黏性、管徑d以及管壁粗糙程度,都可能與液位微小變化有關,進而影響到測量結果準確度。分析推出,當被測液體介質粘度較高,管徑可作適當調整,以保證液體介質充分均勻上升或下降。除此之外,管壁粗糙度,管壁面凹凸不平的尺寸,達到一定程度時,也會對流層分布,紊流層,層流層產生破壞,而影響流動阻力,液面不均勻性,造成測量結果不。所以,測量過程中要想獲得容器內高準確度液位示值,進一步降低測量誤差,需綜合考慮到翻柱(UHZ-50-C)液位計管內液體介質流速,密度和相適應主體、材質的選用。

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