自动检测技术及仪表 第8章 流量检测.pptx

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本资料是自动检测技术及仪表第8章流量检测

第8章第1页EXIT2023年7月16日第8章 流量检测 第8章第2页EXIT2023年7月16日流量测量概述体积流量检测质量流量检测 第8章第3页EXIT2023年7月16日8.1 流量测量概述 EXIT 第8章第4页流量是工业生产过程操作与管理的重要依据。 在具有流动介质的工艺过程中,物料通过工艺管 道在设备之间来往输送和配比,生产过程中的物 料平衡和能量平衡等都与流量有着密切的关系。 因此通过对生产过程中各种物料的流量测量,可 以进行整个生产过程的物料和能量衡算,实时最 优控制。 – 流量定义:单位时间内流体(气体、液体或固体颗粒等)流 经管道或设备某处横截面的数量(瞬时流量)。体积流量:单位时间里通过横截面的流体体积。单位:(kg/s) 质量流量:单位时间里通过横截面的流体质量。(工作状 态下)单位:(m3/s ) v?t dt?t?0q ? lim ?V ? dV ? uAmEXIT第8章第5页?t dt?t?0q ? lim ?M ? dM ? ?uA体积流量质量流量 A A q ? udAv ? A u ?平均流速累积流量qm ? ?uA ? ?qvQv ? ?t qvdtQm ? ?t qmdtEXIT第8章第6页体积流量和质量流量关系 流量检测仪表结构:一次装置(称流量传感器):安装于流体导 管内部或外部,根据流体与一次装置相互 作用的物理定律,产生一个与流量有确定 关系的信号。二次仪表:接受一次装置的信号,并转换成 流量显示信号或输出信号。 EXIT2023年7月16日第8章第7页 对于气体,密度受温度、压力变化影响较大,如在常温常压附近,温度每变化10℃,密度变 化约为3%;压力每变化10kPa,密度约变化3%。 因此在测量气体体积流量时,必须同时测量流体 的温度和压力。为了便于比较,常将在工作状态 下测得的体积流量换算成标准状态下(温度为20℃,压力为101325Pa)的体积流量,用符号Qn表示,单位符号为Nm3/s。 EXIT2023年7月16日第8章第8页 8.1.1 流体的物理性质与管流基础知识1、流体密度:单位体积流体所具有的质量2、流体粘度:表示流体粘滞性的参数,反应对流体 运动的阻碍程度。牛顿粘性定律dyF ? ?A du牛顿流体非牛顿流体EXIT第8章第9页 – 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 高而增大的特性压缩系数:膨胀系数:V ?P?k ? ?1 ?VV ?TEXIT第8章第10页? ? 1 ? ?V因为ΔP与ΔV的符号总是相反,公式中引入负号 以使压缩系数k总为正值 EXIT 第8章第11页–4、雷诺系数:流体流动的惯性力与粘滞力之比。–5、管流类型:流体充满管道截面的流动状态类型单相流和多相流; 稳定流和不稳定流;可压缩和不可压缩流体流动; 层流与紊流。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,且两种流动状态下管内流体流速的分布也不同。ReD 2320:层流; ReD 2320:转变为紊流? vRe ? u ? L ? uL圆管流: ReDv?? u ? D ? uD 第8章第12页EXIT– 6、流速分布与平均流速流速随流经位置不同而不同; 圆形截面管内流体 1)层流状态时:2)紊流状态时:???? R ? ??? r ?2 ?? umax ?1 ? ? x ? ?uxR ?r ?1/ n??ux ? umax ?1 ? x ?其中n见表8.1.1。圆管内的流速分布 第8章第13页EXIT2023年7月16日2n2u ? ?n ? 1? ?2n ? 1? umax – 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、ρ1、ū1和A2、ρ2、ū2。 则:质量守恒!?1u1A1 ? ?2u2 A2EXIT第8章第14页 (2)伯努利方程任取一管段,截面Ⅰ、截面Ⅱ处有:u 2pu 2pgZ1 ? 1 ? 1 ? gZ2 ? 2 ? 2 ? 2 ? 2g:重力加速度;Z1、Z2:截面Ⅰ和Ⅱ相对基准线的高度;P1、P2:截面Ⅰ和Ⅱ上流体的静压力;ū1、ū2:截面Ⅰ和Ⅱ上流体的平均流速。能量守恒!演示者2023-07-16 07:29:40--------------------------------------------流体能量:位势能(potential energy) 、 压 力 势 能 (pressure energy)E=pV、动能(kinetic energy)EXIT第8章第15页 实际流体在流

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