第8章流量测量学案.ppt

第一节:流量及其测量仪表的概述 一、流体与流量 流体：单相气体、液体；气液、气固混合流体（燃油与空气、水与蒸汽、空气与煤粉） 瞬时流量：单位时间内通过某有效流通截面的流体数量；质量流量qm（kg/s)和体积流量qv(m3/s) 　累计流量：某一段时间间隔内通过某有效流通截面的流体总量；累计流量除以相应的时间间隔，则为该段时间内的平均流量。 二、流量计的类型 　　根据测量方法的不同，分三大类型： １.容积型流量计:单位时间内被测流体充满(或排出)某一定容容积的次数。 qv= nV 　特点：对测量结果影响小、精确度较高。适用于高黏度、低雷诺数的流体；但不能用于高温、高压、脏污流体 　　椭圆齿轮流量计、罗茨流量计、刮板式流量计等 ２.速度型流量计: 　以流体一元流动的连续方程为理论依据，即当流通截面确定时，流体的体积流量与截面上的平均流速成正比。 　特点：可用于高温、高压流体；精度较高。但受流动条件（如雷诺数、涡流及截面上的流速的分布）的影响很大。 　差压式流量计、转子流量计、涡流流量计、电磁流量计和超声波流量计等。 ３.质量型流量计: 　以测量与流体质量有关的物理效应为基础，分直接式、推导式和温度压力补偿三种。 　直接式质量流量计：利用与质量流量直接有关的原理（牛顿第二定律）进行测量。量热式、角动量式、振动陀螺式、马格努斯效应式和科里奥利力式。 　推导式质量流量计：同时测取流体的密度和体积流量，通过运算而推倒出质量流量的。由速度型流量计和密度计组合而成。 　温度压力补偿式质量流量计：也是一种推导式式质量流量计，利用温度、压力与密度之间的关系，将温度、压力的测量值转换为密度，再与体积流量运算。因连续测量温度、压力比联系测量密度容易，因此都为该型。 三、流量计的选用原则 　⑴ 根据被测介质的性质选择 　⑵ 根据用途选择 　⑶ 根据共况条件选择 第二节　流速法测量流量 　 实验室常用的方法，不需要专门的流量计，利用皮托管或其它测速仪表测量出面积为Ａ的流通截面上的平均流速vm 。 qv= vmA 第三节　差压式流量计 一、测量原理与流量方程 原理：当流体流经管道中急剧收缩的局部截面时，将产生增速降压的节流现象，流体的流速越大，节流压降也越大，流量也越大。以这种节流现象作为流量测量依据的仪表，称为差压式流量计或节流式流量计 差压式流量计由节流装置、差压信号管道、差压计三部分组成。 ⑴ 流量方程式 流动的连续性方程、 伯努利方程 ⑵ 流动方程中有关系数的确定 ① 流量系数ɑ 　流量系数ɑ与节流元件的形式、取压方法、直径比β（ β=d/D）以及流动状态（雷诺数ReD）等有关。标准流量装置的流量系数ɑ 是试验求得的。 　标准节流装置：直径比β为定值，流量系数ɑ 只与ReD与有关。 ReD较小时， ɑ随ReD变化；当增大到某一数值后， ɑ趋向一定值，不变化，该值称为原始流量系数ɑ0 。所对应的最小雷诺数称为临界雷诺数Rec 　测量时：如 ReD ≥ Rec ，流量系数ɑ = ɑ0 ，可根据β的大小，在有关表格或公式中求取。 　　　　　如 ReD ＜ Rec 、管道粗燥或节流元件磨损等，应对流量系数ɑ 修正 流体膨胀校正系数 可压缩流体流经节流元件时，压力的变化将引起流体体积的变化． 流体膨胀校正系数ε与节流元件前后的压比、被测流体的等墒指数κ 及直径比β等有关 。 角接取压标准孔板时，在p2/p1≥ 0.75,50mm≤ D≤ 1000mm和0.22≤ β ≤ 0.8范围内： 法兰取压标准孔板时，在p2/p1≥ 0.75,50mm≤ D≤ 1000mm和0.1≤ β ≤ 0.75范围内： 对标准喷嘴，在p2/p1≥ 0.75,50mm≤ D≤ 1000mm和0.1≤ β ≤ 0.75范围内： 上述三式是根据空气、水蒸气和天然气的试验得出的，也适应其他气体。 二、节流装置 除节流元件和取压装置外，还包括节流元件上下游阻力件及它们之间的直管段；分标准、非标准节流元件 标准节流元件：孔板、喷嘴、文丘里管、文丘里喷嘴 非标准节流元件：双重孔板、1/4圆喷嘴和圆缺孔板 取压方式：角接取压、法兰取压、径距取压、理论取压和管接取压；角接取压、法兰取压为标准取压装置 国家标准规定： 标准节流孔板采用角接取压、法兰取压方式； 角接取压：D= 50mm～1000mm、 β=0.2 ～0.75、 ReD=500 ～107 法兰取压：D= 50mm～760mm、 β=0.1 ～0.75、