第八章流量测量技术1.ppt

* 信息采集技术 第8章 流量测量技术 流量是工业生产中一个很重要参数。工业生产过程中,很 多原料、半成品、成品是以流体状态出现的。流体的流量就成 为决定产品成分和质量的关键, 也是生产成本核算和合理使用 能源的重要依据。因此流量的测量和控制是生产过程自动化的 重要环节。 8.1流量测量的基础知识 8.1.1流量和流量计  单位时间内流体（气体、液体、粉末或固体颗 粒）流经管道或设备某处横截面的流体数量, 称 为瞬时流量。 瞬时流量有体积流量和质量流量之分。 电子信息工程系 信息采集技术 体积流量： qv= u A 质量流量： qv= ρu A u－截面上流体的平均流速 ρ－被测流体的密度 A－观测截面面积 注意：流体的密度是随流体的温度、压力的变化 而变化的。 在某一段时间间隔内流过管道某一截面的流体 量的总和, 即瞬时流量在某一段时间内的累积值, 称为总量或累积流量。 电子信息工程系 信息采集技术 体积流量计量单位： 米3／秒（ m3／s） ｛（m3／h）(L/min)} 质量流量计量单位： 千克／秒（kg /s） {（t／h）} 累计体积流量计量单位： 米3（ m3 ） 累计质量流量计量单位： 千克（ kg ） {t、 L｝ 用于测量流量的计量器具称为流量计； 一次装置：流量传感器； 二次仪表：信号的转换，用于信号的显示和输出。 8.1.2 流体的物理性质与管流基础知识 1、流体的密度 单位体积的流体所具有的质量。 流体的密度是温度和压力的函数。 单位：千克／米3 （ kg / m3） 流体密度通常由密度计测定或查表获得。 电子信息工程系 信息采集技术 2、流体粘度 流体的粘度是表示流体粘滞性的一个参数。 由于粘滞力的存在，影响流量计的性能和流量测量。 牛顿粘性定律 u为表征流体粘性的比例系数－－动力粘度或称粘度； 动力粘度与流体密度的比值称为运动粘度。 动力粘度的单位：帕斯卡秒（Pa.s) 运动粘度的单位：米2／秒（ m2／s） 牛顿流体：水、轻质油、气体等； 非牛顿流体：胶体溶液、泥浆、油漆等。 流量测量研究的重点是牛顿流体。 流体粘度测量可由粘度计或查表获得。 电子信息工程系 信息采集技术 3、流体的压缩系数和膨胀系数 流体的压缩性 在一定温度下，流体体积随压力增大而缩小的特性。 流体的压缩系数： 当流体温度不变而所受压力变化时，其体积的相对变化率。 通常把液体看作是不可压缩流体，把气体看作是可压缩流体。 流体的膨胀性 在一定压力下，流体体积随温度升高而增大的特性。 流体的膨胀系数： 在一定压力下，流体温度变化时其体积的相 对变化率。 流体的膨胀性对测量结果的影响较明显，无论是 气体还是液体均须予以考虑。 电子信息工程系 信息采集技术 4、雷诺数 雷诺数（Re)是流体流动的惯性力和粘滞力之比。 Re 的量纲为一。 雷诺数是判别流体状态的准则。 5、管流类型 管流－－流体充满管道截面的流动。 （1）单相流和多相流 相－－热力学中将物体中每一个均匀部分叫做一个相 （固态、液态和气态）。 单相流－－只有一种均匀状态的流体流动。 多相流－－两种以上不同相的流体同时在管道 中流动。 电子信息工程系 信息采集技术 （2）可压缩和不可压缩流体的流动 在流动规律中的某些方面有根本的区别。 （3）稳定流和不稳定流 与时间无关－－稳定流；与时间有关－－不稳定流。 （4）层流和紊流 层流－－沿轴向分层平行流动。 紊流－－不仅有轴向流动，还有剧烈的无规律的横向运动。 层流状态；流量与压力降成正比； 紊流状态；流量与压力降的平方根成正比。 ReD＝2320 是从层流转变为紊流的临界值。 ReD 小于该值是层流，大于该值是紊流。 电子信息工程系 信息采集技术 6、流速分布和平均流速 在同一管路截面上，流速因其流经的位置不同，速度不同，管中心流速最快。 流体须经足够长的直管段才能形成图示的管 内速度分布。 电子信息工程系 电子信息工程系 信息采集技术 7、流体流动的连续性方程和伯努利方程 （1）连续性方程 认为流体是由无数质点连续分布而组成的连续介质，表征 流体属性的密度、速度和压力等流体物理量也是连续分布的。 不可压缩流体： u1 A1 = u2 A2 (2) 伯努利方程 伯努利方程是