第07章 流量测量1-(节流式流量计).ppt

第7章 流量测量 7.1 概述 7.2 节流式流量计 7.3 速度式流量计 7.4 容积式流量计 7.5 质量流量计 7.6 两相流流量测量介绍 7.1 流量测量概述 流量 流体的物理性质与管流的基础知识 流量测量方法 流量测量系统 流量计的校验与标定 7.1.1 流量 定义： 流体在单位时间内流经某一有效截面的体积或质量，前者称体积流量，后者称质量流量。 注意： 流体的密度? 随流体的状态参数而变化，故在给出体积流量的同时，必须指明流体的状态。 对于气体，其密度随压力、温度变化显著，为了便于比较，常把工作状态下气体的体积流量换算成标准状态下(温度为20℃，绝对压力为1atm)的体积流量，用 QN 表示。 累积流量： 流量的计量单位 体积流量： m3/s， 质量流量： kg/s； 累积体积流量：m3； 累积质量流量：kg。 工程上使用的流量计量单位还有： m3/h、L/min、t/h L、t（吨） 7.1.2 流体的物理性质与管流基础知识 1. 流体的密度 单位体积的流体具有的质量称为流体密度，数学表达式为： M ?流体质量；V?流体体积；??流体的密度。 流体密度是温度和压力的函数。单位是 kg/m3。 2. 流体粘度 流体运动过程中阻滞剪切变形的粘滞力与流体的速度梯度和接触面积成正比，并与流体粘性有关，其数学表达式为（牛顿粘性定律）： F 粘滞力； A 接触面积； du/dy 流体垂直于速度方向的速度梯度； ? 表征流体粘性的比例系数。 流体的动力粘度与流体密度的比值称为运动粘度，即 动力粘度的单位为 牛顿·秒/米2（N·s/m2）， 帕斯卡秒（Pa·s）； 运动粘度的单位为 米2/秒（m2/s）。 3. 流体的压缩系数和膨胀系数 流体的压缩性： 在一定的温度下，流体体积随压力增大而缩小的特性； 流体的膨胀性： 在一定压力下，流体的体积随温度升高而增大的特性。 1）压缩系数 5. 管流类型 (3) 稳定流和不稳定流 稳定流： 当流体流动时，若其各处的速度和压力仅和流体质点所处的位置有关，而与时间无关； 不稳定流： 若其各处的速度和压力不仅和流体质点所处的位置有关，而且与时间出有关。 (4) 层流与紊流 管内流体有两种流动状态：层流和紊流。 层流： 流体沿轴向作分层平行流动，各流层质点没有垂直于主流方向的横向运动，互不混杂，有规则的流线。 紊流： 管内流体不仅有轴向运动，而且还有剧烈的无规则的横向运动 。 6. 流速分布与平均流速 流体有粘性，当它在管内流动时，即使是在同一管路截面上，流速也因其流经的位置不同而不同。 越接近管壁，由于管壁与流体的粘滞作用，流速越低；管中心部分的流速最快。 流体流动状态不同将呈现不同的流速分布。 雷诺数与n的关系 7. 流体流动的连续性方程和伯努利方程 (1)连续性方程 任取一管段，设截面Ⅰ、截面Ⅱ处的面积、流体密度和截面上流体的平均流速分别为A1、 、 和A2、 、 。 7.1.3 流量测量方法 目前，已使用的流量计有100多种。这些方法均可归结为容积法、速度法、质量流量法、差压法等。 1、差压法： 利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号得到流量的测量方法。 2．容积法 相当于一个标准容器连续不断地对流体进行度量，单位时间内，度量的次数越多，说明流量越大。 特点： 受流动状态影响较小，适用于高粘度、低雷诺数的流体； 不宜于测量高温高压以及脏污介质的流量； 流量测量上限较小。 主要类型： 椭圆齿轮流量计 腰轮流量计 刮板流量计等。 3．速度法 由流体的一元流动的连续方程，截面上的平均流速与体积流量成正比，如果可得到流体密度的信号，便可得到质量流量。 节流式流量计是应用最广泛的一种速度法流量计。其他形式的速度式流量计还有转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、超声流量计等。 4．质量流量法 方法1： 测量流体的体积流量，根据测量得到的流体的压力、温度等状态参数对流体密度的变化进行补偿。 方法2： 测量与流体质量流量有关的物理量(如动量、动量矩等)，从而直接得到质量流量。 这种方法与流体的成分和参数无关，具有明显的优越性。但目前的质量流量计结构复杂，价格昂贵。 在线测量流体密度的难度很大，影响了质量流量的测量准确性。 任何流量计都有其适用范围，对流体的特性以及管道条件都有特定的要求。目前生产的各种容积法和速度法流量计，都要求满足下列条件： 流体必须充满管道内