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流量計量中常用的物性參數
 

在流量測量和計算中,要使用到一些流體的物理性質(流體物性),它們對流量測量的準確度及流量計的選用都有很大影響。限于本書篇幅,我們對這些物性參數只作基本概念及一些簡單計算式的介紹,詳細數據資料需到有關手冊去查詢。
1.流體的密度
流體的密度由下式定義     
式中:ρ——流體密度,kg/m3;
m——流體的質量,kg;
V——流體的體積,m3。
(1)       液體的密度
壓力不變時,液體密度計算式為:
       ρ=ρ20[1-μ(t-20)]                      (4.10-6)
式中:ρ——溫度t時液體的密度,kg/m3;
ρ20——20℃時液體的密度,kg/m3;
μ——液體的體積膨脹系數,1/℃;
t——液體的溫度,℃。
溫度不變時,液體密度計算式為:
 ρ10[1-β(ρ01)]                       (4.10-7)
式中:ρ1——壓力p1時液體的密度,kg/m3;
ρ0——壓力p0時液體的密度,;kg/m3;
β——液體的體積壓縮系數1/Mpa;
p0、p1——液體的壓力,Mpa。
通常壓力的變化對液體密度的影響很小,在5Mpa以下可以忽略不計,但是對于碳氫化合物,即使在較低壓力下,亦應進行壓力修正。
(2)       氣體的密度
工作狀態下干氣體的密度計算式為:
式中:ρ——工作狀態下干氣體的密度,kg/m3;
         ρn——標準狀態下(293.15k,101.325kPa)干氣體的密度,kg/m3;
p——工作狀態下氣體的絕對壓力,kPa;
pn——標準狀態下絕對壓力,kPa;
T——工作狀態下氣體的絕對溫度,K;
Tn——標準狀態下絕對溫度,293.15K;
Zn——標準狀態下氣體的壓縮系數;
Z——工作狀態下氣體的壓縮系數。
2.流體的粘度
流體本身阻滯其質點相對滑動的性質稱為流體的粘性。流體粘性的大小用粘度來度量。同一流體的粘度隨流體的溫度和壓力而變化。通常溫度上升,液體的粘度下降,而氣體粘度上升。液體粘度只在很高壓力下才需進行壓力修正,而氣體的粘度與壓力、溫度的關系十分密切。表征流體粘度常用有如下二種:
(1)動力粘度
式中:η——流體動力粘度,Pa·s;
τ——單位面積上的內摩擦力,Pa;
——速度梯度,1/s;
    u ——流體流速,m/s;
    h ——兩流體層間距離,m。
(3)       運動粘度
流體的動力粘度與其密度的比值稱為運動粘度。
             
式中:v ——運動粘度。
      3.熱膨脹率
熱膨脹率是指流體溫度變化1℃時其體積的相對變化率,即:
式中:β——流體的熱膨脹率,1/℃;
V ——流體原有體積,m3;
?V——流體因溫度變化膨脹的體積,m3;
?T——流體溫度變化值,℃。
4.壓縮系數
壓縮系數是指當流體溫度不變,所受壓力變化時,其體積的變化率,即:
式中:K——流體的壓縮系數,1/Pa;
V——壓力為p時的流體體積m3;
?V——壓力增加?p時流體體積的變化量,m3。
5.雷諾數
雷諾數是一個表征流體慣性力與粘性力之比的無量綱量,其定義為:
式中:v——流體的平均速度,m/s;
ι——流速的特征長度,如在圓管中取管內徑值,m;
υ——流體的運動粘度,m2/s。
如雷諾數小,粘性力占主要地位,粘性對整個流場的影響都是重要的。如雷諾數很大,則慣性力是主要的,粘性對流動的影響只有在附面層內或速度梯度較大的區域才是重要的。
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