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流量计量中常用的物性参数


    在流量测量和计算中,要使用到一些流体的物理性质(流体物性),它们对流量测量的准确度及流量计的选用都有很大影响。限于本书篇幅,我们对这些物性参数只作基本概念及一些简单计算式的介绍,详细数据资料需到有关手册去查询。

    1.流体的密度

    流体的密度由下式定义    

    式中:ρ——流体密度,kg/m3;

         m——流体的质量,kg;

         V——流体的体积,m3。

    (1)液体的密度

    压力不变时,液体密度计算式为:

       ρ=ρ20[1-μ(t-20)]                      (4.10-6)

    式中:ρ——温度t时液体的密度,kg/m3;

        ρ20——20℃时液体的密度,kg/m3;

        μ——液体的体积膨胀系数,1/℃;

        t——液体的温度,℃。

    温度不变时,液体密度计算式为:

    ρ1=ρ0[1-β(ρ0-ρ1)]                (4.10-7)

    式中:ρ1——压力p1时液体的密度,kg/m3;

         ρ0——压力p0时液体的密度,;kg/m3;

          β——液体的体积压缩系数1/Mpa;

         p0、p1——液体的压力,Mpa。

    通常压力的变化对液体密度的影响很小,在5Mpa以下可以忽略不计,但是对于碳氢化合物,即使在较低压力下,亦应进行压力修正。

    (2)气体的密度

    工作状态下干气体的密度计算式为:

    式中:ρ——工作状态下干气体的密度,kg/m3;

         ρn——标准状态下(293.15k,101.325kPa)干气体的密度,kg/m3;

          p——工作状态下气体的绝对压力,kPa;

         pn——标准状态下绝对压力,kPa;

         T——工作状态下气体的绝对温度,K;

         Tn——标准状态下绝对温度,293.15K;

         Zn——标准状态下气体的压缩系数;

         Z——工作状态下气体的压缩系数。

    2.流体的粘度

    流体本身阻滞其质点相对滑动的性质称为流体的粘性。流体粘性的大小用粘度来度量。同一流体的粘度随流体的温度和压力而变化。通常温度上升,液体的粘度下降,而气体粘度上升。液体粘度只在很高压力下才需进行压力修正,而气体的粘度与压力、温度的关系十分密切。表征流体粘度常用有如下二种:

    (1)动力粘度

    式中:η——流体动力粘度,Pa·s;

         τ——单位面积上的内摩擦力,Pa;

        ——速度梯度,1/s;

        u ——流体流速,m/s;

        h ——两流体层间距离,m。

    (3)运动粘度

    流体的动力粘度与其密度的比值称为运动粘度。

    式中:v ——运动粘度。

    3.热膨胀率

    热膨胀率是指流体温度变化1℃时其体积的相对变化率,即:

    式中:β——流体的热膨胀率,1/℃;

         V ——流体原有体积,m3;

       △V——流体因温度变化膨胀的体积,m3;

       △T——流体温度变化值,℃。

    4.压缩系数

    压缩系数是指当流体温度不变,所受压力变化时,其体积的变化率,即:

    式中:K——流体的压缩系数,1/Pa;

         V——压力为p时的流体体积m3;

     △V——压力增加?p时流体体积的变化量,m3。

    5.雷诺数

    雷诺数是一个表征流体惯性力与粘性力之比的无量纲量,其定义为:

    式中:v——流体的平均速度,m/s;

         ι——流速的特征长度,如在圆管中取管内径值,m;

         υ——流体的运动粘度,m2/s。

    如雷诺数小,粘性力占主要地位,粘性对整个流场的影响都是重要的。如雷诺数很大,则惯性力是主要的,粘性对流动的影响只有在附面层内或速度梯度较大的区域才是重要的。

 

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