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第十章 流体参量测量                                                                      时差法 设超声波发生器与接收器之间的距离为L，则超声波到达上、下游接收器的传播时间差为: c—超声波在静止介质中的传播速度 ν—流体的速度 频差法 通过测量顺流和逆流时超声脉冲的重复频率差来测量流速。在上、下游等距离处收到超声波的频率差为: 利用频率差测流速时与超声波传播速度c无关，因此工业上常用频率差法。 超声波流量计的特点 优点： 流体中不插入任何元件，对流速无影响，也没有压力损失； 能用于任何液体，也能测量气体的流量； 非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量 ； 量程比较宽，可达5：1； 输出与流量之间呈线性等优点。 缺点： 只能用于测量200℃以下的流体； 结构复杂，成本较高。 质量流量计 1. 在工业生产中，由于物料平衡，热平衡以及储存、经济核算等所需要的都是质量，并非体积； 2. 在测量工作中，常需将测出的体积流量，乘以密度换算成质量流量，设备复杂，测量耗时； 3. 密度随温度、压力而变化，在温度、压力变化比较频繁的情况下，难以达到测量的目的。 用质量流量计来直接测量质量流量，则无需再进行上述人工换算。 体积流量 质量流量 流体的体积流量或质量流量与差压计所测得的差压值有确定的数值关系。 a—流量系数 E—流体压缩系数。对不可压缩流体，E=1；对可压缩流体，E1； A0—孔板的最小截面积 ρ为流体的密度 常用的节流装置有标准孔板，喷嘴和文杜里管等。 文丘利管压力损失最小，而孔板压力损失最大。 流体阻力式流量计 工作原理 管道内置入一阻力体。 流量 大小 阻力体 受力变化 阻力体 运动位置变化 根据阻力体不同，这类流量计有： 转子(浮子)流量计 靶式流量计 2.转子流量计（浮子流量计） 转子流量计又名浮子流量计或面积流量计。具有结构简单，使用维护方便，对仪表前后直管段长度要求不高，压力损失小且恒定，测量范围比较宽，工作可靠且线性刻度，可测气体、蒸汽(电、气远传金属浮子流量计)和液体的流量，适用性广等特点． 当被测流体自锥管下端流入流量计时，由于流体的作用，浮子上下端面产生一差压，该差压即为浮子的上升力。当差压值大于浸在流体中浮子的重量时，浮子开始上升。随着浮子的上升．浮子最大外径与锥管之间的环形面积逐渐增大，流体的流速则相应下降，作用在浮子上的上升力逐渐减小，直至上升力等于浸在流体中的浮子的重量时，浮子便稳定在某一高度上。这时浮子在锥管中的高度与所通过的流量有对应的关系。 只要保持流量系数a为常数，则流量与浮子高度h之间就存在一一对应的近似线性关系．显然，对于不同的流体，由于密度发生变化，所以qv与h之间的对应关系也将发生变化。 3.靶式流量计 靶式流量计是以管内流动的流体给予插入管中的靶的推力F来测量流量的一种测量装置。它的结构原理如图所示。当被测流体通过装有圆靶的管道时，流体冲击圆靶使其受推力F作用，经杠杆将力传递给粘有应变片的悬臂梁（也可采用其它形式的力传感器）。这样应变电桥就输 出与力F成正比的电压。由测得的F值就可根据下述关系确定流量的大小。 式中，F为靶受到流体的阻力；? 为阻力系数；A1为靶迎流面积， d为靶直径；v为靶和管壁间环面积中的平均流速；?为介质密度。 靶式流量计的结构如图所示，在被测管道中心迎着流速方向安装一个靶，当介质流过时，靶受到流体的作用力。 流量与靶输出力F的平方根成正比．测量靶所受的力F，就可以测定被测介质的流量． 4.涡轮流量计 在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围内，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。 qv=f/K f－流量计输出信号的频率； K－流量计的仪表系数； 涡轮流量计的特点 1） 高精确度，基本误差可达±0.25％－±1.5％，在所有流量计中，它属于最精确的。2） 重复性好，短期重复性可达0.05％-0.2％； 3