[工学]过程检测技术及仪表第2章第五节流量测量.ppt

第五节 流量测量 概述 流量是指单位时间内流动介质流经管道（或通道，统称流道）中某截面的数量，也称瞬时流量。而在某一段时间内流过的流体总和，即瞬时流量在某一段时间内的累积值，称为累积流量 流量测量 体积流量 (平均速度） 单位为 质量流量 单位为 流量测量 流量检测方法的分类 体积流量 直接法 （容积法）直接测出 在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流体固定容积数来计算流量。 椭圆齿轮流量计 腰轮流量计 刮板流量计 活塞式流量计等等 流量测量 间接法 （速度法） 测量平均流速 节流式流量计 力学 转子流量计 力学 涡轮流量计 力学 涡街流量计 力学 电磁流量计 电学 超声波流量计 声学 热线风速仪 热学 流量测量 质量流量 直接式：涡轮转矩式质量流量计 科里奥利质量流量计 间接式：差压流量计与密度计组合 差压流量计与速度流量计组合 靶式流量计与速度流量计组合 补偿： 用压力、温度补偿 椭圆齿轮流量计——直接测量 节流式流量计 1、根据节流原理，当流体流经节流元件（阻力件）时，在节流元件两端产生差压，该差压的大小与流量（流速）成正比。 2、作为流量测量的节流元件有标准节流元件和特殊节流元件，其中标准节流元件有标准孔板、标准喷嘴、标准文丘里管 标准孔板节流现象 标准孔板检测原理 设流体在水平管中沿轴线方向稳定流动，流体不对外作功，和外界没有热量交换，流体本身也没有稳定变化。 设m＝d/D，d-孔板开孔直径。D-管道内经 孔板开口面积为A0，截面1、2的面积为A1、A2。收缩系数μ＝A2/A0。 标准孔板检测原理 对于不可压缩理想流体，则根据伯努利方程有： V10 V20为截面1、2管道中心流速 截面1、2处平均流速与管中心的流速有如下关系： 流体的连续性方程 则 节流式流量计 因为流束最小截面2的位置随流速而变，实际取 压点的位置是固定的，当用固定取压点处 ， 代替 ， 时，需引入一个取压系数 则 令 ，流量系数为： 节流式流量计 于是流体流量为： 流量方程式中的流量系数а也可用流出系数C来代替，C的定义是 式中 渐近速度系数 显然C是实际流量系数与取μ和 均为1的流量系数的比值。这样把收缩系数和取压系数的影响统一归到一个参数流出系数C 节流式流量计 对于可压缩流体， 则引入一个膨胀系数ε 流量方程式的讨论 1、流量系数а（或流出系数C） 与节流元件形式（ d/D ）、取压方式、Re，管道情况等有关. 节流式流量计 取压方式 取压方式(即取压点的位置)不同,流量系数不同， 目前主要的取压方式有：角接取压、法兰取压、 取压法 角接取压法 法兰取压、D-D/2取压法 节流式流量计 管壁粗糙度 对于标准孔板的流量系数，角接取压法是在相对平 均粗糙度K/D≤0.00038的管道中测定的，法兰取 压法和 取压法是在K/D≤0.001的管道中测定 的，其中K是管道内壁 绝对平均粗糙度（各种材料的K值见书72页表2-10） 节流式流量计 2、可膨胀系数ε 对于可压缩流体，需引入可膨胀系数ε对流量方程进行修正。 3、节流件的开孔面积 与材料的热膨胀系数λ 管道和孔板的开孔直径一般是在20℃时的值，当温度发生变化时，热胀冷缩，其直径也要变化。 孔板： 管道： 节流式流量计 4、流体密度ρ 流量方程式中所用的密度是指被测介质在节流元件前的工作状态（温度、压力）下的值。实际工作时，流体的密度会流体压力的变化而变化。因此，当工作时实际流体密度与设计时不同时，应进行修正 。 节流式流量计 标准节流装置 节流装置包括节流件、取压装置和符合要求的前、后直管段 标准节流件——孔板 按照国际GB2624－93规定 标准取压装置