内锥流量计在氟化氢流量测量中的改进及应用
加入技术交流群
1 锥流量计的原理及特点
内锥流量计与传统差压流量计的工作原理完全相同，当流体流进流量计时，被测流体经形锥体圆周表面逐渐平稳地向管道内壁均匀收缩，流通截面积逐渐变小，流速逐渐增大，压力同时降低，在V形锥体前后产生差压ΔP，如图1所示。
图1 内锥流量计工作原理图
QV：流体工况体积流量（单位：m3/h）
Qm：二流体工况质量流量（单位：kg/h）
K：流量系数（单位：无量纲）
ε：流体的压缩系数（一般液体取1.0，气体、蒸汽＜1）
ρ1：流体工况下的密度（单位：kg/m3）
C：流出系数（C———实际流量／理论流量，需在流量检定装置上标定得出。单位：无量纲）
β：等效直径比。
（单位：无量纲） d：锥体最大外径（单位：m）
内锥流量计以其独特的V形锥体作为节流件，采用锥体圆周与管道内壁形成的环形流通截面逐渐收缩的特殊环形节流方式，使内锥流量计不需配制直管段，工作压损仅是孔板流量计的三分之一，无磨损；测量精度可达±0.5％，且具有量程宽、重复性好、耐脏物等优点。
2 内锥流量计的改进
由于氟化氢具有极强的腐蚀性，绝大多数金属都不耐其腐蚀，目前使用的各类流量计都不能适应其工况要求，内锥流量计也不例外，即使选用强酸强碱防腐型。基于此，实际生产中一般采用控制压力或温度的间接方法来控制氟化氢的流量，但误差较大。如果解决不了流量计的耐腐蚀问题，氟化氢流量测量就无法实现。
2.1 内锥流量计材质的改进
氟化氢虽然有极强的腐蚀性，但对干燥的气态氟化氢镍、蒙乃尔合金、因科镍合金、金、铂、铜等能耐其腐蚀，对潮湿的氟化氢这些金属的耐腐蚀能力显著降低。在这些金属中，以蒙乃尔合金的耐腐蚀能力最好，镍、因康合金和含镍30％的铜镍合金对氢氟酸（氟化氢溶水后的水溶液）的抗腐蚀性较蒙乃尔合金差。非金属中聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯等与氟化氢不反应。
蒙乃尔合金（Monel），是一种镍铜合金，耐碱，耐非氧化性酸，特别适用于氢氟酸。经过多年的反复试验发现，在温度不高时，蒙乃尔合金对浓度高于50％的氢氟酸有很好的耐腐蚀性，对无水氟化氢有优异的耐腐蚀性能，在温度达到80℃以上时都会出现一定程度的腐蚀。同时，蒙乃尔合金还具有良好的加工和焊接性能，一般不产生应力腐蚀裂纹。因此，对内锥流量计的关键部件测量管和Ｖ形锥体节流件的材质改为蒙乃尔合金。
评论