在通常情況下，氟化氫是無色易流動的液體。其沸點為19.5℃，在常溫下易揮發(fā)，它的化學(xué)性質(zhì)很活潑，能與絕大多數(shù)金屬、堿、氧化物以及硅酸鹽反應(yīng)，具有的腐蝕性。氟化氫廣泛用于核工業(yè)、石油化工等行業(yè)，是制取氟氣、無機氟化物、各種有機氟化物的主要原料。但在實際生產(chǎn)中，氟化氫的流量控制仍是一個難題，因為一般金屬難以耐其腐蝕。在國內(nèi)，氟化氫流量計的應(yīng)用技術(shù)還不完善，測量精度低，壽命短。DYNZ系列內(nèi)錐流量計具有壓損小、精度高、重復(fù)性好等優(yōu)點，對內(nèi)錐流量計的進行技術(shù)改進，使其適合氟化氫的流量測量，對實際生產(chǎn)和完善氟化氫流量計制造技術(shù)意義重大。 
1 錐流量計的原理及特點 
內(nèi)錐流量計與傳統(tǒng)差壓流量計的工作原理完全相同，當(dāng)流體流進流量計時，被測流體經(jīng)形錐體圓周表面逐漸平穩(wěn)地向管道內(nèi)壁均勻收縮，流通截面積逐漸變小，流速逐漸增大，壓力同時降低，在V形錐體前后產(chǎn)生差壓ΔP，如圖1所示。
圖1 內(nèi)錐流量計工作原理圖
在穩(wěn)定的工況條件下，管道中的流量與差壓的平方根成正比，用差壓變送器測量V形錐體前后的差壓并以模擬量輸入流量積算顯示儀，實現(xiàn)對流體流量的計量、調(diào)節(jié)和控制。其流量計算公式如下：
式中： 
QV：流體工況體積流量（單位：m3/h） 
Qm：二流體工況質(zhì)量流量（單位：kg/h） 
K：流量系數(shù)（單位：無量綱） 
ε：流體的壓縮系數(shù)（一般液體取1.0，氣體、蒸汽＜1） 
ρ1：流體工況下的密度（單位：kg/m3） 
C：流出系數(shù)（C———實際流量／理論流量，需在流量檢定裝置上標(biāo)定得出。單位：無量綱） 
β：等效直徑比。newmaker.com（單位：無量綱） 
d：錐體大外徑（單位：m） 
內(nèi)錐流量計以其獨特的V形錐體作為節(jié)流件，采用錐體圓周與管道內(nèi)壁形成的環(huán)形流通截面逐漸收縮的特殊環(huán)形節(jié)流方式，使內(nèi)錐流量計不需配制直管段，工作壓損僅是孔板流量計的三分之一，無磨損；測量精度可達±0.5％，且具有量程寬、重復(fù)性好、耐臟物等優(yōu)點。 
2 內(nèi)錐流量計的改進 
由于氟化氫具有的腐蝕性，絕大多數(shù)金屬都不耐其腐蝕，目前使用的各類流量計都不能適應(yīng)其工況要求，內(nèi)錐流量計也不例外，即使選用強酸強堿防腐型?；诖?，實際生產(chǎn)中一般采用控制壓力或溫度的間接方法來控制氟化氫的流量，但誤差較大。如果解決不了流量計的耐腐蝕問題，氟化氫流量測量就無法實現(xiàn)。 
2.1 內(nèi)錐流量計材質(zhì)的改進 
氟化氫雖然有的腐蝕性，但對干燥的氣態(tài)氟化氫鎳、蒙乃爾合金、因科鎳合金、金、鉑、銅等能耐其腐蝕，對潮濕的氟化氫這些金屬的耐腐蝕能力顯著降低。在這些金屬中，以蒙乃爾合金的耐腐蝕能力好，鎳、因康合金和含鎳30％的銅鎳合金對（氟化氫溶水后的水溶液）的抗腐蝕性較蒙乃爾合金差。非金屬中聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯等與氟化氫不反應(yīng)。 
蒙乃爾合金（Monel），是一種鎳銅合金，耐堿，耐非氧化性酸，特別適用于。經(jīng)過多年的反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)，在溫度不高時，蒙乃爾合金對濃度高于50％的有很好的耐腐蝕性，對無水氟化氫有優(yōu)異的耐腐蝕性能，在溫度達到80℃以上時都會出現(xiàn)一定程度的腐蝕。同時，蒙乃爾合金還具有良好的加工和焊接性能，一般不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋。因此，對內(nèi)錐流量計的關(guān)鍵部件測量管和Ｖ形錐體節(jié)流件的材質(zhì)改為蒙乃爾合金。 
2.2 附屬裝置的改進 
為了防止氟化氫的腐蝕，對附屬裝置也作相應(yīng)的改進：差壓變送器選用膜片材質(zhì)為蒙乃爾合金的壓差變送器；有壓力補償時，選用膜片材質(zhì)為蒙乃爾合金的壓力變送器，有溫度補償時，溫度變送器測量端可加蒙乃爾合金套管保護；由于銅對于濃度高于60％～90％的（尤其是無水氟化氫）也有較好的耐腐蝕能力，引壓閥和引壓管可采用銅制閥門和銅管；法蘭密封件采用與氟化氫不發(fā)生反應(yīng)的聚四氟乙烯密封墊。 
3 氟化氫流量的測量 
經(jīng)改進后的內(nèi)錐流量計主要適用于溫度低于80℃的無水氟化氫和高濃度的流量測量。 
無水氟化氫溫度控制在40±5℃，被測流體為氣體狀態(tài)，具體測量系統(tǒng)配置如圖2所示，內(nèi)錐流量計產(chǎn)生的差壓信號，由差壓變送器檢測、變送后，與壓力變送器、溫度變送器輸出的補償信號一并輸入已預(yù)設(shè)設(shè)計工況條件、量程和氟化氫氣體特性等參數(shù)的DY2000補償式流量積算儀，經(jīng)積算儀計算后，顯示瞬時流量并進行累積計量，同時可將瞬時流量信號輸出，控制流量調(diào)節(jié)執(zhí)行元件，實現(xiàn)無水氟化氫瞬態(tài)流量的調(diào)節(jié)、控制。實際應(yīng)用中，流量計宜垂直安裝，變送器安裝位置要高于取壓點，避免冷凝積液，引壓管不宜太長。
圖2 無水氟化氫流量測量系統(tǒng)配置和安裝示意圖
高濃度的流量測量裝置配置、安裝與上述情況大致相同，不同之處在于變送器安裝位置要低于取壓點，以確保測量精度，被測流體為常溫下高濃度液體，補償積算儀預(yù)設(shè)參數(shù)為相應(yīng)濃度液體特性、對應(yīng)工況等參數(shù)。 
4 結(jié)束語 
利用蒙乃爾合金具有的氟化氫耐腐蝕能力，對內(nèi)錐流量計改造后，可以實現(xiàn)無水氟化氫及高濃度氟氫酸的流量測量，具有壽命長、精度高、壓損小、無磨損、重復(fù)性好、量程寬等優(yōu)點，尤其因其具有的耐腐蝕性能，還可用于強堿、非氧化性酸等強腐蝕性介質(zhì)的流量測量。隨著新工藝、新材料的不斷研發(fā)和應(yīng)用，會解決低濃度、較高溫度下的流量測量。 
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