微小流量流量計(jì)在選擇時(shí),考慮流體的性質(zhì),包括流體的類型(氣體或液體)、導(dǎo)電性、粘度、腐蝕性等。不同類型的流量計(jì)適用于不同的流體,例如電磁流量計(jì)適用于導(dǎo)電液體,熱式流量計(jì)適用于氣體等。同時(shí),流體的粘度和腐蝕性也會(huì)影響流量計(jì)的選型和材料選擇;根據(jù)實(shí)際測(cè)量需求確定所需的流量范圍,選擇能夠覆蓋該流量范圍且具有合適測(cè)量精度的流量計(jì)。避免選擇流量范圍過大或過小的流量計(jì),以免影響測(cè)量精度和使用效果;根據(jù)生產(chǎn)工藝或科研實(shí)驗(yàn)對(duì)測(cè)量精度的要求,選擇相應(yīng)精度的流量計(jì)。
微小流量流量計(jì)的四種分類方式:
(一)差壓式
差壓式流量計(jì)是基于伯努利方程和流體連續(xù)性方程工作的。當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流裝置(如孔板、噴嘴、文丘里管等)時(shí),會(huì)在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生壓力差。根據(jù)伯努利方程,流體的流速與壓力之間存在一定的關(guān)系,流速越大,壓力越低。通過測(cè)量節(jié)流裝置前后的壓力差,并結(jié)合流體的密度等參數(shù),就可以計(jì)算出流體的流量。
在微小流量測(cè)量中,差壓式流量計(jì)需要對(duì)節(jié)流裝置進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和優(yōu)化,以提高測(cè)量的靈敏度和精度。例如,采用微小孔徑的孔板或特殊形狀的噴嘴,能夠在微小流量下產(chǎn)生足夠大的壓力差,便于準(zhǔn)確測(cè)量。同時(shí),還需要配備高精度的壓力傳感器和信號(hào)處理電路,以準(zhǔn)確捕捉微小的壓力變化信號(hào)。
(二)容積式
容積式流量計(jì)是通過測(cè)量流體在一定時(shí)間內(nèi)充滿和排出已知容積的測(cè)量室的次數(shù)來計(jì)算流量的。常見的容積式流量計(jì)有橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)等。在微小流量測(cè)量中,通常采用微型化的容積式流量計(jì),其測(cè)量室的容積非常小,能夠準(zhǔn)確計(jì)量微小體積的流體。
以橢圓齒輪流量計(jì)為例,它由兩個(gè)相互嚙合的橢圓齒輪和計(jì)量室組成。當(dāng)流體流入計(jì)量室時(shí),會(huì)推動(dòng)橢圓齒輪旋轉(zhuǎn),每旋轉(zhuǎn)一周,就會(huì)排出一定體積的流體。通過計(jì)數(shù)橢圓齒輪的旋轉(zhuǎn)次數(shù),并結(jié)合已知的測(cè)量室容積,就可以計(jì)算出流體的總流量。微型橢圓齒輪流量計(jì)的齒輪尺寸非常小,能夠適應(yīng)微小流量的測(cè)量需求,并且具有較高的測(cè)量精度和重復(fù)性。
(三)熱式
熱式流量計(jì)是利用流體流動(dòng)時(shí)與熱源之間的熱量交換關(guān)系來測(cè)量流量的。它通常由加熱元件和溫度傳感器組成。加熱元件對(duì)流體進(jìn)行加熱,溫度傳感器測(cè)量流體在加熱前后的溫度變化。當(dāng)流體流動(dòng)時(shí),會(huì)帶走加熱元件的熱量,導(dǎo)致溫度傳感器測(cè)量的溫度發(fā)生變化。流體的流速越大,帶走的熱量越多,溫度變化也就越大。
根據(jù)熱式流量計(jì)的工作方式,可分為熱分布式和熱損失式兩種。熱分布式流量計(jì)是將加熱元件和溫度傳感器集成在一起,通過測(cè)量加熱元件的電阻變化來反映溫度變化,從而計(jì)算流量。熱損失式流量計(jì)則是分別設(shè)置加熱元件和溫度傳感器,通過測(cè)量溫度傳感器與加熱元件之間的溫度差來計(jì)算流量。在微小流量測(cè)量中,熱式流量計(jì)具有響應(yīng)速度快、測(cè)量范圍寬、不受流體密度和粘度影響等優(yōu)點(diǎn),尤其適用于氣體微小流量的測(cè)量。
(四)電磁式
電磁流量計(jì)是基于法拉第電磁感應(yīng)定律工作的。當(dāng)導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中垂直于磁力線方向流動(dòng)時(shí),會(huì)在流體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與流體的流速、磁感應(yīng)強(qiáng)度以及導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度成正比。通過測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,就可以計(jì)算出流體的流速,進(jìn)而得到流量。
在微小流量測(cè)量中,電磁流量計(jì)需要采用高精度的電磁感應(yīng)傳感器和信號(hào)處理電路,以提高測(cè)量的靈敏度和精度。同時(shí),為了適應(yīng)微小流量的測(cè)量,通常需要將測(cè)量管道的直徑設(shè)計(jì)得很小,以增加流體在磁場(chǎng)中的流速,從而產(chǎn)生足夠大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此外,電磁流量計(jì)只能測(cè)量導(dǎo)電流體的流量,對(duì)于非導(dǎo)電流體則不適用。