109年:呼治儀器(2)

有關巴頓(Bourdon)流量表的敘述,下列何者正確?

A當流量表出口完全阻塞,指示流量低於實際流量
B利用固定出口及可變壓力來運作
C當流量表出口完全阻塞,指示流量相當於實際流量
D利用可變出口及固定壓力來運作

詳細解析

本題觀念:

巴頓流量表(Bourdon gauge flowmeter)是一種未經背壓補償的流量指示裝置,原理是氣體先通過一個固定孔徑(fixed orifice),再由巴頓壓力錶(Bourdon tube)量測孔徑上游的壓力變化,並將此壓力值換算校正成流量刻度顯示,因此屬於固定出口、可變壓力的設計。

選項分析

  • (A) 當流量表出口完全阻塞,指示流量低於實際流量 ❌ 出口完全阻塞時,實際流量已降為零,但錶內壓力因無法排出而持續累積,指示值只會虛高,不會低於實際流量。
  • (B) 利用固定出口及可變壓力來運作 ✅ 正確答案,見下方解析。
  • (C) 當流量表出口完全阻塞,指示流量相當於實際流量 ❌ 巴頓流量表未做背壓補償,出口阻塞造成的上游壓力升高會使指示值失真偏高,並不等於當下已趨近零的實際流量。
  • (D) 利用可變出口及固定壓力來運作 ❌ 此為經背壓補償流量表(compensated Thorpe tube)的設計原理,出口孔徑可隨浮球位置改變,管內維持固定的參考壓力,與巴頓流量表原理相反。

答案解析

巴頓流量表本質上是把壓力錶刻度校正為流量單位使用,量測的其實是「固定孔徑上游的氣體壓力」,再依已知孔徑條件換算成流量顯示,而不是直接量測下游實際排出的氣體體積。這代表指示值僅在下游沒有額外阻力(開放到大氣)時才準確反

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