《流量測試技術(shù)》PPT課件.ppt

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1、第 七 章 流 量 測 量 技 術(shù)7.1 流 量 測 量 的 基 礎(chǔ) 知 識7.2 流 量 測 量 儀 表7.3 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 第 七 章 流 量 測 量 技 術(shù)在 工 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 和 科 學(xué) 研 究 試 驗(yàn) 中 ， 流 量 都 是 一個(gè) 很 重 要 的 參 數(shù) 。 例 如 ， 在 石 油 化 工 生 產(chǎn) 過 程 自 動(dòng) 檢測 和 控 制 中 ， 為 了 有 效 地 操 作 、 控 制 和 監(jiān) 測 ， 需 要 檢測 各 種 流 體 的 流 量 。 此 外 ， 對 物 料 總 量 的 計(jì) 量 還 是 能源 管 理 和 經(jīng) 濟(jì) 核 算 的 重 要 依 據(jù) 。 流 量 檢 測 儀 表

2、是 發(fā) 展生 產(chǎn) 、 節(jié) 約 能 源 、 提 高 經(jīng) 濟(jì) 效 益 和 管 理 水 平 的 重 要 工具 。 本 章 介 紹 流 量 測 量 的 基 本 知 識 和 常 用 的 流 量 檢 測儀 表 。 7.1 流 量 測 量 的 基 礎(chǔ) 知 識7.1.1流 量 和 流 量 計(jì)7.1.2 流 體 的 物 理 性 質(zhì) 與 管 流 基 礎(chǔ) 知 識7.1.3 流 量 測 量 方 法 與 流 量 儀 表 的 分 類 7.1 流 量 測 量 的 基 礎(chǔ) 知 識7.1.1流 量 和 流 量 計(jì)流 量 定 義 ：指 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 流 體 (氣 體 、 液 體 或 固 體 顆 粒 等 )流 經(jīng) 管 道 或

3、 設(shè) 備 某 處 橫 截 面 的 數(shù) 量 ， 又 稱 瞬 時(shí) 流 量 。體 積 流 量 ： 當(dāng) 流 體 以 體 積 表 示 時(shí) 稱 為 體 積 流 量 ; 質(zhì) 量 流 量 ： 當(dāng) 流 體 以 質(zhì) 量 表 示 時(shí) 稱 為 質(zhì) 量 流 量 。AudtdVtVq tv 0lim AudtdMtMq tm 0lim V 體 積 ； M質(zhì) 量 ； t時(shí) 間 ； A截 面 面 積 ； 流 體 的 密 度 ； 累 積 流 量 ： vm qAuq AdAuAqu Av u dtqQ t vv dtqQ t mm 平 均 流 速 ： 流 體 在 流 過 截 面 上 各 點(diǎn) 的 流 速 。 體 積 流 量 和 質(zhì)

4、 量 流 量 關(guān) 系 ： 計(jì) 量 單 位 ：體 積 流 量 的 計(jì) 量 單 位 為 米 3 秒 (m3 s)，質(zhì) 量 流 量 的 計(jì) 量 單 位 為 千 克 秒 (kg s)；累 積 體 積 流 量 的 計(jì) 量 單 位 為 米 3 (m3)；累 積 質(zhì) 量 流 量 的 計(jì) 量 單 位 為 千 克 (kg)。 工 程 上 還 使 用 的 流 量 計(jì) 量 單 位 有 ： 米 3 時(shí) (m3 h)升 分 (L min)噸 小 時(shí) (t/h)升 (L)噸 (t)等 7.1.2 流 體 的 物 理 性 質(zhì) 與 管 流 基 礎(chǔ) 知 識 1. 流 體 的 密 度單 位 體 積 的 流 體 所 具 有 的 質(zhì)

5、 量 稱 為 流 體 密 度 ，用 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 表 示 為 ：M 流 體 質(zhì) 量 ； V流 體 體 積 ； 流 體 的 密 度 。流 體 密 度 是 溫 度 和 壓 力 的 函 數(shù) 。單 位 是 千 克 米 3 (kg/m3)。 VM 2. 流 體 粘 度流 體 運(yùn) 動(dòng) 過 程 中 阻 滯 剪 切 變 形 的 粘 滯 力 與 流 體的 速 度 梯 度 和 接 觸 面 積 成 正 比 ， 并 與 流 體 粘 性 有 關(guān) ，其 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 為 ： 上 式 稱 為 牛 頓 粘 性 定 律 。 F 粘 滯 力 ； A 接 觸 面 積 ； 流 體 垂 直 于 速 度 方 向 的 速 度

6、梯 度 ； 表 征 流 體 粘 性 的 比 例 系 數(shù) 。dyduAF dydu/ 流 體 的 動(dòng) 力 粘 度 與 流 體 密 度 的 比 值 稱 為 運(yùn) 動(dòng) 粘度 ， 即 動(dòng) 力 粘 度 的 單 位 為 牛 頓 秒 /米 2（ NS/m2） ，即 帕 斯 卡 秒 （ PaS） ； 運(yùn) 動(dòng) 粘 度 的 單 位 為 米 2/秒（ m2/S） 。3. 流 體 的 壓 縮 系 數(shù) 和 膨 脹 系 數(shù)在 一 定 的 溫 度 下 ， 流 體 體 積 隨 壓 力 增 大 而 縮 小的 特 性 ， 稱 為 流 體 的 壓 縮 性 ； 在 一 定 壓 力 下 ， 流體 的 體 積 隨 溫 度 升 高 而 增

7、大 的 特 性 ， 稱 為 流 體 的膨 脹 性 。 壓 縮 系 數(shù) ：當(dāng) 流 體 溫 度 不 變 而 所 受 壓 力 變 化 時(shí) ， 其 體 積的 相 對 變 化 率 ： PVVk 1k 流 體 的 體 積 壓 縮 系 數(shù) ， （ 1 Pa） ；V 流 體 的 原 體 積 ， (m3)；P 流 體 壓 力 增 量 ， (Pa)； V 流 體 體 積 變 化 量 ， (m3)； TVV 1 流 體 的 體 積 膨 脹 系 數(shù) (1 )；V 流 體 的 原 體 積 ， (m3)； V 流 體 體 積 變 化 量 ， (m3)；T 流 體 溫 度 變 化 量 ( )。膨 脹 系 數(shù) ：在 一 定

8、的 壓 力 下 ， 流 體 溫 度 變 化 時(shí) 其 體 積 的相 對 變 化 率 ， 即 4. 雷 諾 數(shù)雷 諾 數(shù) 是 流 體 流 動(dòng) 的 慣 性 力 與 粘 滯 力 之 比 ， 表 示 為 ： LuLu ReRe雷 諾 數(shù) （ 無 量 綱 數(shù) ） ；u 流 動(dòng) 橫 截 面 的 平 均 流 速 ， （ m/s） ； 動(dòng) 力 粘 度 ， （ NS/m 2） ； 運(yùn) 動(dòng) 粘 度 ， （m2/S） ； 流 體 的 密 度 ， (kg/m3)；L 特 征 長 度 ， （ m） 。 5. 管 流 類 型(1) 單 相 流 和 多 相 流 管 道 中 只 有 一 種 均 勻 狀 態(tài) 的 流 體 流 動(dòng)

9、稱 為 單相 流 ； 兩 種 以 上 不 同 相 流 體 同 時(shí) 在 管 道 中 流 動(dòng)稱 為 多 相 流 。 (2) 可 壓 縮 和 不 可 壓 縮 流 體 的 流 動(dòng) 流 體 可 分 為 可 壓 縮 流 體 和 不 可 壓 縮 流 體 ， 所 以 流 體 的 流 動(dòng) 也 可 分 為 可 壓 縮 流 體 流 動(dòng) 和 不 可 壓 縮 流 體 流 動(dòng) 兩 種 。 (3) 穩(wěn) 定 流 和 不 穩(wěn) 定 流 當(dāng) 流 體 流 動(dòng) 時(shí) ， 若 其 各 處 的 速 度 和 壓 力 僅 和流 體 質(zhì) 點(diǎn) 所 處 的 位 置 有 關(guān) ， 而 與 時(shí) 間 無 關(guān) ， 則 流體 的 這 種 流 動(dòng) 稱 為 穩(wěn) 定

10、流 ； 若 其 各 處 的 速 度 和 壓力 不 僅 和 流 體 質(zhì) 點(diǎn) 所 處 的 位 置 有 關(guān) ， 而 且 與 時(shí) 間出 有 關(guān) ， 則 流 體 的 這 種 流 動(dòng) 稱 為 不 穩(wěn) 定 流 。(4) 層 流 與 紊 流 管 內(nèi) 流 體 有 兩 種 流 動(dòng) 狀 態(tài) ： 層 流 和 紊 流 。 層流 中 流 體 沿 軸 向 作 分 層 平 行 流 動(dòng) ， 各 流 層 質(zhì) 點(diǎn) 沒有 垂 直 于 主 流 方 向 的 橫 向 運(yùn) 動(dòng) ， 互 不 混 雜 ， 有 規(guī)則 的 流 線 。 紊 流 狀 態(tài) 管 內(nèi) 流 體 不 僅 有 軸 向 運(yùn) 動(dòng) ，而 且 還 有 劇 烈 的 無 規(guī) 則 的 橫 向 運(yùn)

11、 動(dòng) 。 6. 流 速 分 布 與 平 均 流 速 流 體 有 粘 性 ， 當(dāng) 它 在 管 內(nèi) 流 動(dòng) 時(shí) ， 即 使 是 在 同一 管 路 截 面 上 ， 流 速 也 因 其 流 經(jīng) 的 位 置 不 同 而 不 同 。越 接 近 管 壁 ， 由 于 管 壁 與 流 體 的 粘 滯 作 用 ， 流 速 越 低 ；管 中 心 部 分 的 流 速 最 快 。 流 體 流 動(dòng) 狀 態(tài) 不 同 將 呈 現(xiàn) 不同 的 流 速 分 布 。 研 究 具 有 圓 形 截 面 的 管 內(nèi) 流 動(dòng) 情 況 ， 當(dāng) 管 內(nèi) 流體 為 層 流 狀 態(tài) 時(shí) ， 沿 半 徑 方 向 上 的 流 速 分 布 可 用 下式

12、表 示 ： 2max 1 Rruu xx xu 距 管 中 心 距 離xr 處 的 流 速 ；maxu 管 中 心 處 最 大 流 速 ；xr距 管 中 心 徑 向 距 離 ；R 管 內(nèi) 半 徑 。 當(dāng) 管 內(nèi) 流 體 為 紊 流 狀 態(tài) 時(shí) ， 沿 半 徑 方 向 上 的 流速 分 布 為 ： nxx Rruu /1max 1 n隨 流 體 雷 諾 數(shù) 不 同 而 變 化 的 系 數(shù) 圓 管 內(nèi) 的 流 速 分 布 通 過 測 流 速 求 流 量 的 流 量 計(jì) 一 般 是 檢 測 出 平 均流 速 然 后 求 得 流 量 。 對 于 層 流 ， 平 均 流 速 是 管 中 心最 大 流 速

13、 的 0.5倍 ( )； 紊 流 時(shí) 的 平 均 流 速 與值 有 關(guān) ： max5.0 uu max2 )1212 unn nu 表 7-1 雷 諾 數(shù) 與 n的 關(guān) 系DRe nDRen DRe n 104 104 1042.5610.5420.5632.00 7.07.38.08.3 38.453.670.084.4 8.58.89.09.2 110.0152.0198.0278.0 9.49.79.89.9 7 . 流 體 流 動(dòng) 的 連 續(xù) 性 方 程 和 伯 努 利 方 程(1)連 續(xù) 性 方 程 任 取 一 管 段 ， 設(shè) 截 面 、 截 面 處 的 面 積 、 流 體密 度 和

14、 截 面 上 流 體 的 平 均 流 速 分 別 為 A1、 、 和A2、 、 。 1A1 1u 2A2 2u= 1 1u2 2u 連 續(xù) 性 方 程 示 意 圖 (2) 伯 努 利 方 程 當(dāng) 理 想 流 體 在 重 力 作 用 下 在 管 內(nèi) 定 常 流 動(dòng) 時(shí) ， 對 于管 道 中 任 意 兩 個(gè) 截 面 和 有 如 下 關(guān) 系 式 （ 伯 努 利 方程 ） ： 22 22222111 upgZupgZ 伯 努 利 方 程 示 意 圖重 力 加 速 度 截 面 和 相 對 基 準(zhǔn) 線 的 高 度 ；截 面 和 上 流 體 的 靜 壓 力 ；截 面 和 上 流 體 的 平 均 流 速 。g

15、 21,ZZ 21, pp 21,uu 不 實(shí) 際 流 體 具 有 粘 性 ， 在 流 動(dòng) 過 程 中 要 克 服 流 體與 管 壁 以 及 流 體 內(nèi) 部 的 相 互 摩 擦 阻 力 而 作 功 ， 這 將 使流 體 的 一 部 分 機(jī) 械 能 轉(zhuǎn) 化 為 熱 能 而 耗 散 。 因 此 ， 實(shí) 際流 體 的 伯 努 利 方 程 可 寫 為 ： wghupgZupgZ 22 22222111 wgh 截 面 和 之 間 單 位 質(zhì) 量 實(shí) 際 流 體 流 動(dòng) 產(chǎn) 生 的 能 量 損 失 。 7.1.3 流 量 測 量 方 法 與 流 量 儀 表 的 分 類1. 流 量 測 量 方 法流 量

16、測 量 方 法 大 致 可 以 歸 納 為 以 下 幾 類 ：(1)利 用 伯 努 利 方 程 原 理 ， 通 過 測 量 流 體 差 壓 信 號 來反 映 流 量 的 差 壓 式 流 量 測 量 法 ； (2)通 過 直 接 測 量 流 體 流 速 來 得 出 流 量 的 速 度 式 流 量測 量 法 ；(3)利 用 標(biāo) 準(zhǔn) 小 容 積 來 連 續(xù) 測 量 流 量 的 容 積 式 測 量 ；(4)以 測 量 流 體 質(zhì) 量 流 量 為 目 的 的 質(zhì) 量 流 量 測 量 法 。 2. 流 量 儀 表 的 分 類 類 別 工 作 原 理 儀 表 名 稱 可 測 流體 種 類 適 用 管 徑mm

17、 測 量 精度 安 裝 要 求 、 特點(diǎn)體積流量 計(jì) 差 流壓 量式 計(jì) 流 體 流 過 通 管道 中 的 阻 力 件時(shí) 產(chǎn) 生 的 壓 力差 與 流 量 之 間有 確 定 關(guān) 系 ，通 過 測 量 差 壓值 求 得 流 量 節(jié)流式 孔 板 液 、 氣 、蒸 汽 50 1000 1 2 需 直 管 段 ， 壓 損大噴 嘴 50 500 需 直 管 段 ， 壓 損中 等文 丘 里 管 100 1200 需 直 管 段 ， 壓 損小均 速 管 液 、 氣 、蒸 汽 25 9000 1 需 直 管 段 ， 壓 損小轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 液 、 氣 4 150 2 垂 直 安 裝靶 式 流 量 計(jì) 液

18、、 氣 、蒸 汽 15 200 1 4 需 直 管 段 ，彎 管 流 量 計(jì) 液 、 氣 0.5 5 需 直 管 段 ， 無 壓損容 流積 量式 計(jì) 直 接 對 儀 表 排出 的 定 量 流 體計(jì) 數(shù) 確 定 流 量 橢 園 齒 輪 流 量 計(jì) 液 10 400 0.20.5 無 直 管 段 要 求 ，需 裝 過 濾 器 ， 壓損 中 等腰 輪 流 量 計(jì) 液 、 氣刮 板 流 量 計(jì) 液 0.2 無 直 管 段 要 求 ，壓 損 小 速 流度 量式 計(jì) 通 過 測 量 管道 截 面 上 流體 平 均 流 速來 測 量 流 量 渦 輪 流 量 計(jì) 液 、氣 4 600 0.10.5 需 直 管

19、 段 ， 裝 過濾 器渦 街 流 量 計(jì) 液 、氣 1501000 0.51 需 直 管 段電 磁 流 量 計(jì) 導(dǎo)電液體 6 2000 0.51.5 直 管 段 要 求 不 高 ，無 壓 損超 聲 波 流 量 計(jì) 液 10 1 需 直 管 段 ， 無 壓損直接式 直 接 檢 測 與質(zhì) 量 流 量 成比 例 的 量 來質(zhì) 量 流 量 熱 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 氣 1沖 量 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 固體粉料 0.22 科 氏 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 液 、氣 0.15間接式 同 時(shí) 測 體 積流 量 和 流 體密 度 來 計(jì) 算質(zhì) 量 流 量 體 積 流 量 經(jīng) 密 度 補(bǔ) 償 液 、氣 0.5溫

20、度 、 壓 力 補(bǔ) 償 體積流量計(jì)質(zhì)量流量 計(jì) 3. 流 量 儀 表 的 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) (1)流 量 范 圍 流 量 范 圍 指 流 量 計(jì) 可 測 的 最 大 流 量 與 最 小 流 量的 范 圍 。 (2)量 程 和 量 程 比 流 量 范 圍 內(nèi) 最 大 流 量 與 最 小 流 量 值 之 差 稱 為 流量 計(jì) 的 量 程 。 最 大 流 量 與 最 小 流 量 的 比 值 稱 為 量程 比 ， 亦 稱 流 量 計(jì) 的 范 圍 度 。 (3)允 許 誤 差 和 精 度 等 級 流 量 儀 表 在 規(guī) 定 的 正 常 工 作 條 件 下 允 許 的 最大 誤 差 ， 稱 為 該

21、流 量 儀 表 的 允 許 誤 差 ， 一 般 用 最大 相 對 誤 差 和 引 用 誤 差 來 表 示 。 流 量 儀 表 的 精 度 等 級 是 根 據(jù) 允 許 誤 差 的 大 小來 劃 分 的 ， 其 精 度 等 級 有 ： 0.02、 0.05、 0.1、0.2、 0.5、 1.0、 1.5、 2.5等 。(4)壓 力 損 失 壓 力 損 失 的 大 小 是 流 量 儀 表 選 型 的 一 個(gè) 重 要技 術(shù) 指 標(biāo) 。 壓 力 損 失 小 ， 流 體 能 消 耗 小 ， 輸 運(yùn) 流體 的 動(dòng) 力 要 求 小 ， 測 量 成 本 低 。 反 之 則 能 耗 大 ，經(jīng) 濟(jì) 效 益 相 應(yīng)

22、降 低 。 故 希 望 流 量 計(jì) 的 壓 力 損 失 愈小 愈 好 。 7.2 流 量 測 量 儀 表7.2.1 差 壓 式 流 量 計(jì)7.2.2 容 積 式 流 量 計(jì)7.2.4 質(zhì) 量 流 量 計(jì)7.2.3 速 度 式 流 量 計(jì) 7.2 流 量 測 量 儀 表 7.2.1 差 壓 式 流 量 計(jì) 差 壓 式 流 量 計(jì) 基 于 流 體 在 通 過 設(shè) 置 于 流 通 管 道上 的 流 動(dòng) 阻 力 件 時(shí) 產(chǎn) 生 的 壓 力 差 與 流 體 流 量 之 間的 確 定 關(guān) 系 ， 通 過 測 量 差 壓 值 求 得 流 體 流 量 。 1. 節(jié) 流 式 流 量 計(jì) 1-節(jié) 流 元 件 2-

23、引 壓 管 路3-三 閥 組 4-差 壓 計(jì) 節(jié) 流 式 流 量 計(jì) 組 成 流 體 流 經(jīng) 節(jié) 流 件 時(shí) 壓力 和 流 速 變 化 情 況22 22222111 upup 11u 24 D = 22u 24 d (1)測 量 原 理 及 流 量 方 程 21 pp、 截 面 1和 2上 流 體 的 靜 壓 力 ； 截 面 1和 2上 流 束 直 徑 ；21 uu、 截 面 1和 2上 流 體 的 平 均 流 速 ； 1 、 2 截 面 1和 2上 流 體 的 密 度 D 、 d 求 出 ： 2142 2/1 1 ppDdu 體 積 流 量 212422 24/1 1 ppdDdAuqv 質(zhì)

24、 量 流 量 212422 24/1 1 ppdDdAuqm 以 實(shí) 際 采 用 的 某 種 取 壓 方 式 所 得 到 的 壓 差 p來 代 替 21 pp 的 值 ； 同 時(shí) 引 入 流 出 系 數(shù) C（ 或 流 量 系 數(shù) ） 對 上 式 進(jìn) 行 修 正 ： pdpdCqv 24241 224 pdpdCq m 24241 224CEC 41 41 1 E 對 于 可 壓 縮 流 體 ， 考 慮 到 節(jié) 流 過 程 中 流 體密 度 的 變 化 而 引 入 流 束 膨 脹 系 數(shù) 進(jìn) 行 修 正采 用 節(jié) 流 件 前 的 流 體 密 度 ， 由 此 流 量 公 式可 更 一 般 的 表

25、示 為 ： pdq v 24 2 pdqm 24 2 a.流 體 必 須 是 牛 頓 流 體 ， 在 物 理 學(xué) 和 熱 力 學(xué) 上是 均 勻 的 、 單 相 的 ， 或 者 可 認(rèn) 為 是 單 相 的 流 體 。b. 流 體 必 須 充 滿 管 道 和 節(jié) 流 裝 置 且 連 續(xù) 流 動(dòng) ，流 經(jīng) 節(jié) 流 件 前 流 動(dòng) 應(yīng) 達(dá) 到 充 分 紊 流 ， 流 束 平 行于 管 道 軸 線 且 無 旋 轉(zhuǎn) ， 流 經(jīng) 節(jié) 流 件 時(shí) 不 發(fā) 生 相變 。c. 流 動(dòng) 是 穩(wěn) 定 的 或 隨 時(shí) 間 緩 變 的 （ 2） 節(jié) 流 裝 置 標(biāo) 準(zhǔn) 節(jié) 流 裝 置 的 適 用 條 件 標(biāo) 準(zhǔn) 節(jié) 流

26、元 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 式a. 標(biāo) 準(zhǔn) 孔 板 標(biāo) 準(zhǔn) 孔 板 是 一 塊 具 有 與 管 道 同 心圓 形 開 孔 的 圓 板 ， 迎 流 一 側(cè) 是 有 銳利 直 角 入 口 邊 緣 的 圓 筒 形 孔 ， 順 流的 出 口 呈 擴(kuò) 散 的 錐 形 。 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 加 工 方 便 ， 價(jià) 格 便 宜 壓 力 損 失 較 大 ， 測 量 精 度 較 低 ，只 適 用 于 潔 凈 流 體 介 質(zhì) ， 測 量 大 管徑 高 溫 高 壓 介 質(zhì) 時(shí) ， 孔 板 易 變 形 。 標(biāo) 準(zhǔn) 孔 板 b. 標(biāo) 準(zhǔn) 噴 嘴 標(biāo) 準(zhǔn) 噴 嘴 是 一 種 以 管 道 軸 線 為 中 心 線 的 旋 轉(zhuǎn)

27、對稱 體 ， 主 要 由 入 口 圓 弧 收 縮 部 分 與 出 口 圓 筒 形 喉部 組 成 ， 有 ISAl932噴 嘴 和 長 徑 噴 嘴 兩 種 型 式 。 ISA1932噴 嘴 長 徑 噴 嘴 c. 文 丘 里 管文 丘 里 管 有 兩 種 標(biāo) 準(zhǔn) 型 式 ： 經(jīng) 典 文 丘 里 管 與 文 丘 里 噴嘴 。 文 丘 里 管 壓 力 損 失 最 低 ， 有 較 高 的 測 量 精 度 ， 對流 體 中 的 懸 浮 物 不 敏 感 ， 可 用 于 污 臟 流 體 介 質(zhì) 的 流 量測 量 ， 在 大 管 徑 流 量 測 量 方 面 應(yīng) 用 的 較 多 。 但 尺 寸 大 、笨 重 ，

28、加 工 困 難 ， 成 本 高 ， 一 般 用 在 有 特 殊 要 求 的 場合 。 節(jié) 流 裝 置 的 取 壓 方 式根 據(jù) 節(jié) 流 裝 置 取 壓 口 位 置 可 將 取 壓 方 式 分 為 理 論取 壓 、 角 接 取 壓 、 法 蘭 取 壓 、 徑 距 取 壓 與 損 失 取壓 等 五 種 : 節(jié) 流 裝 置 的 取 壓 方 式 角 接 取 壓 裝 置 法 蘭 取 壓 裝 置 目 前 廣 泛 采 用 的 是 角 接 取 壓 法 ， 其 次 是 法 蘭 取壓 法 。 角 接 取 壓 法 比 較 簡 便 ， 容 易 實(shí) 現(xiàn) 環(huán) 室 取 壓 ，測 量 精 度 較 高 。 法 蘭 取 壓 法

29、結(jié) 構(gòu) 較 簡 單 ， 容 易 裝 配 ，計(jì) 算 也 方 便 ， 但 精 度 較 角 接 取 壓 法 低 些 。 測 量 管 道 條 件 測 量 管 道 截 面 應(yīng) 為 圓 形 ， 節(jié) 流 件 及 取 壓 裝 置 安裝 在 兩 圓 形 直 管 之 間 。 節(jié) 流 件 附 近 管 道 的 圓 度 應(yīng) 符合 標(biāo) 準(zhǔn) 中 的 具 體 規(guī) 定 。 當(dāng) 現(xiàn) 場 難 以 滿 足 直 管 段 的 最 小 長 度 要 求 或 有 擾動(dòng) 源 存 在 時(shí) ， 可 考 慮 在 節(jié) 流 件 前 安 裝 流 動(dòng) 整 流 器 ，以 消 除 流 動(dòng) 的 不 對 稱 分 布 和 旋 轉(zhuǎn) 流 等 情 況 。 安 裝 位置 和

30、使 用 的 整 流 器 型 式 在 標(biāo) 準(zhǔn) 中 有 具 體 規(guī) 定 。 非 標(biāo) 準(zhǔn) 節(jié) 流 裝 置 a.1/4圓 噴 嘴b. 錐 形 入 口 孔 板c. 圓 缺 孔 板 標(biāo) 準(zhǔn) 節(jié) 流 裝 置 的 計(jì) 算 流 量 計(jì) 算 這 類 計(jì) 算 命 題 是 在 管 道 、 節(jié) 流 裝 置 、 取 壓 方式 、 被 測 流 體 參 數(shù) 已 知 的 情 況 下 ， 根 據(jù) 測 得 的 差壓 值 計(jì) 算 被 測 介 質(zhì) 流 量 。 屬 校 核 計(jì) 算 ， 常 用 在 使用 現(xiàn) 場 ， 所 依 據(jù) 的 基 本 公 式 是 流 量 公 式 。 設(shè) 計(jì) 節(jié) 流 裝 置 這 類 計(jì) 算 命 題 是 要 根 據(jù) 用

31、戶 提 出 的 已 知 條 件以 及 限 制 要 求 來 設(shè) 計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn) 節(jié) 流 裝 置 ， 屬 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 。 差 壓 計(jì) 差 壓 計(jì) 與 節(jié) 流 裝 置 配 套 組 成 節(jié) 流 式 流 量 計(jì) 。 差 壓計(jì) 經(jīng) 導(dǎo) 壓 管 與 節(jié) 流 裝 置 連 接 ， 接 受 被 測 流 體 流 過 節(jié) 流裝 置 時(shí) 所 產(chǎn) 生 的 差 壓 信 號 ， 并 根 據(jù) 生 產(chǎn) 的 要 求 ， 以 不同 信 號 形 式 把 差 壓 信 號 傳 遞 給 顯 示 儀 表 ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 對流 量 參 數(shù) 的 顯 示 、 記 錄 和 自 動(dòng) 控 制 。 差 壓 計(jì) 的 種 類 很 多 ， 凡 可 測 量 差

32、 壓 的 儀 表 均 可 作為 節(jié) 流 式 流 量 計(jì) 中 的 差 壓 計(jì) 使 用 。 目 前 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 大多 數(shù) 采 用 差 壓 變 送 器 。 它 們 可 將 測 得 的 差 壓 信 號 轉(zhuǎn) 換為 0.02-0.1 MPa的 氣 壓 信 號 和 4-20mA的 直 流 電 流 信號 。 2. 皮 托 管 和 均 速 管 流 量 計(jì) 皮 托 管 皮 托 管 是 一 根 彎 成 直 角 的 雙 層 空 心 復(fù) 合 管 ， 帶有 多 個(gè) 取 壓 孔 ， 能 同 時(shí) 測 量 流 體 總 壓 和 靜 壓 。皮 托 管 結(jié) 構(gòu) 皮 托 管 頭 部 迎 流 方 向 開 有 一 個(gè) 小 孔 A，

33、 稱 為總 壓 孔 ， 在 距 頭 部 一 定 距 離 處 開 有 若 干 垂 直 于 流體 流 向 的 靜 壓 孔 B， 各 孔 所 測 靜 壓 在 均 壓 室 均 壓后 輸 出 。 皮 托 管 的 工 作 原 理 可 分 析 如 下 ： 皮 托 管 測 量 原 理 設(shè) 流 動(dòng) 為 不 可 壓 縮 無 粘 性 流 體 的 穩(wěn) 定流 動(dòng) ， 駐 點(diǎn) 處 流 體 的 伯 努 利 方 程 為 20 21 upp 1p 駐 點(diǎn) 處 流 體 總 壓 ；p ， u 分 別 為 駐 點(diǎn) 處 流 體 靜 壓 和 流 速 ； 流 體 密 度 。 由 此 可 以 得 該 點(diǎn) 的 流 速 為 ： pppu 22

34、1 考 慮 到 實(shí) 際 測 量 情 況 與 理 論 上 的 差 別 ， 引 入 皮托 管 系 數(shù) (數(shù) 值 由 實(shí) 驗(yàn) 確 定 )對 上 式 進(jìn) 行 修 正 ： pu 2 對 于 可 壓 縮 流 體 ， 考 慮 到 壓 縮 性 的 影 響 ， 實(shí) 際流 速 計(jì) 算 公 式 為 ： pu 21(1- )為 流 體 可 壓 縮 性 修 正 系 數(shù) ， 對 不 可 壓 縮 流 體 =0。 均 速 管 流 量 計(jì) 均 速 管 測 量 流 速 的 原 理 與 皮 托 管 相 同 ， 體 積流 量 可 由 下 式 確 定 ： pAqv 2均 速 管 原 理 3. 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 測 量 原 理 根 據(jù)

35、 流 體 連 續(xù) 性 方 程 和 伯努 利 方 程 ， 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 的體 積 流 量 可 表 示 為 ： pAqv 2 流 量 系 數(shù) ；A 轉(zhuǎn) 子 與 錐 形 管 間的 環(huán) 形 流 通 面 積 ； 流 體 密 度 ；p 差 壓 。測 量 原 理 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 結(jié) 構(gòu) 玻 璃 管 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì)主 要 由 玻 璃 錐 形 管 、 轉(zhuǎn) 子 和 支 撐 結(jié) 構(gòu) 組 成 。 轉(zhuǎn) 子根 據(jù) 不 同 的 測 量 范 圍 及 不 同 介 質(zhì) (氣 體 或 液 體 )可分 別 采 用 不 同 材 料 制 成 不 同 形 狀 。 流 量 示 值 刻 在錐 形 管 上 金 屬 管 轉(zhuǎn) 子 流

36、量 計(jì)金 屬 管 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 的 錐 形 管 采 用 金 屬 材 料 制 成 ，其 流 量 檢 測 原 理 與 玻 璃 管 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 相 同 。 金 屬管 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 有 就 地 指 示 型 和 電 氣 信 號 遠(yuǎn) 傳 型 兩種 電 遠(yuǎn) 傳 式 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 工 作 原 理 。 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 的 刻 度 換 算 轉(zhuǎn) 子 流 量 計(jì) 是 一 種 非 通 用 性 儀 表 ， 出 廠 時(shí) 其刻 度 需 單 獨(dú) 標(biāo) 定 。 儀 表 廠 在 工 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) 狀 態(tài) 下 ， 以空 氣 標(biāo) 定 測 量 氣 體 流 量 的 儀 表 ； 以 水 標(biāo) 定 測 量 液體 流 量

37、 的 儀 表 。 若 被 測 介 質(zhì) 不 是 水 或 空 氣 ， 則 流量 計(jì) 的 指 示 值 與 實(shí) 際 流 量 值 之 間 存 在 差 別 ， 必 須對 流 量 指 示 值 按 照 實(shí) 際 被 測 介 質(zhì) 的 密 度 、 溫 度 、壓 力 等 參 數(shù) 的 具 體 情 況 進(jìn) 行 刻 度 修 正 。 液 體 介 質(zhì) )( )( ffvv qq氣 體 介 質(zhì) TTppqq vv 4. 靶 式 流 量 計(jì) 靶 式 流 量 計(jì) 是 一 種 適 用 于 測 量 高 粘 度 、 低 雷 諾 數(shù)流 體 流 量 的 流 量 測 量 儀 表 ， 例 如 用 于 測 量 重 油 、 瀝青 、 含 固 體 顆

38、粒 的 漿 液 及 腐 蝕 性 介 質(zhì) 的 流 量 。 靶 式 流 量 計(jì) 工 作 原 理 BAukF 22F u 流 體 對 靶 的 作 用 力流 體 流 速密 度靶 的 受 力 面 積BA Fd dDkuAqv 21 22 FDq v 21( ） 管 道 直 徑 為 D， 靶 直 徑 為 d， 環(huán) 隙 通 道面 積 為 A， 則 可 求 出 流 體 體 積 流 量 為 ： k1 Dd設(shè) ： 5. 彎 管 流 量 計(jì) 彎 管 流 量 計(jì) 是 一 種 可 用 于 任 何 工 藝 管 道 流 量 測量 的 裝 置 。 設(shè) 彎 管 直 徑 為 D ， 彎 管 中 心 線 半 徑 為 R ， 流 體

39、 密 度 ， 根 據(jù) 彎 管 流 速 面 積 分 布 定 律和 流 體 能 量 守 恒 定 律 可 推 導(dǎo) 出 體 積 流 量 與 流體 差 壓 的 理 論 關(guān) 系 式 ：vq p )4(42 2222 DRRRDDRpqv 考 慮 到 流 體 粘 性 、 管 道 形 狀 及 實(shí) 際 使 用 條 件 的 影響 ， 將 上 式 乘 上 由 實(shí) 驗(yàn) 求 得 的 流 量 系 數(shù) ， 并 令 ， 則 可 得 彎 管 流 量 計(jì) 的 實(shí) 用 流 量 公 式 ：DRX /2 XXXXpDqv 1)1()1(24 222 彎 管 流 量 計(jì) 如 果 將 管 道 彎 成 同 心 圓 ， 就 可 構(gòu) 成 環(huán) 形

40、 管 流 量 計(jì) DRpDq v 42考 慮 到 在 制 造 時(shí) ， 環(huán) 形 管直 徑 與 管 道 直 徑 比 DR/2很 大 ， 因 而 可 得 環(huán) 形 管 流量 計(jì) 的 流 量 近 似 公 式 ： 環(huán) 形 管 流 量 計(jì) 7.2.2 容 積 式 流 量 計(jì)1.橢 圓 齒 輪 流 量 計(jì)橢 圓 齒 輪 流 量 計(jì) 工 作 原 理 ：橢 圓 齒 輪 流 量 計(jì) 工 作 原 理 由 于 流 體 在 流 量 計(jì) 入 、 出 口 處 的 壓 力 P1P2， 當(dāng)A、 B兩 輪 處 于 (a)所 示 位 置 時(shí) ， A輪 與 殼 體 間 構(gòu) 成 容積 固 定 的 半 月 形 測 量 室 (圖 中 陰 影

41、 部 分 )， 此 時(shí) 進(jìn) 出 口差 壓 作 用 于 B輪 上 的 合 力 矩 為 零 ， 而 在 A輪 上 的 合 力矩 不 為 零 ， 產(chǎn) 生 一 個(gè) 旋 轉(zhuǎn) 力 矩 ， 使 得 A輪 作 順 時(shí) 針 方向 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 并 帶 動(dòng) B輪 逆 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) ， 測 量 室 內(nèi) 的 流 體 排向 出 口 ； 當(dāng) 兩 輪 旋 轉(zhuǎn) 處 于 (b)位 置 時(shí) ， 兩 輪 均 為 主 動(dòng)輪 ； 當(dāng) 兩 輪 旋 轉(zhuǎn) 90， 處 于 (c)位 置 時(shí) ， 轉(zhuǎn) 子 B與 殼 體之 間 構(gòu) 成 測 量 室 ， 此 時(shí) ， 流 體 作 用 于 A輪 的 合 力 矩 為零 ， 而 作 用 于 B輪 的 合 力

42、矩 不 為 零 ， B輪 帶 動(dòng) A輪 轉(zhuǎn) 動(dòng) ，將 測 量 室 內(nèi) 的 流 體 排 向 出 口 。 當(dāng) 兩 輪 旋 轉(zhuǎn) 至 180 時(shí) ， A、 B兩 輪 重 新回 到 位 置 (a)。 如 此 周 期 地 主 從 更 換 ， 兩 橢 圓齒 輪 作 連 續(xù) 的 旋 轉(zhuǎn) 。 當(dāng) 橢 圓 齒 輪 每 旋 轉(zhuǎn) 一 周時(shí) ， 流 量 計(jì) 將 排 出 4個(gè) 半 月 形 (測 量 室 )體 積 的流 體 。 設(shè) 測 量 室 的 容 積 為 V， 則 橢 圓 齒 輪 每 旋轉(zhuǎn) 一 周 排 出 的 流 體 體 積 為 4V。 只 要 測 量 橢 圓齒 輪 的 轉(zhuǎn) 數(shù) N和 轉(zhuǎn) 速 n， 就 可 知 道 累

43、積 流 量 和單 位 時(shí) 間 內(nèi) 的 流 量 ， 即 瞬 時(shí) 流 量 ： nVq NVQv 44 2. 腰 輪 流 量 計(jì) 腰 輪 流 量 計(jì) 又 稱 羅 茨 流 量 計(jì) ， 其 工 作 原 理 與 橢圓 齒 輪 流 量 計(jì) 相 同 ， 結(jié) 構(gòu) 也 很 相 似 ， 只 是 轉(zhuǎn) 子 的 形狀 略 有 不 同 。 腰 輪 流 量 計(jì) 的 轉(zhuǎn) 子 是 一 對 不 帶 齒 的 腰形 輪 ， 在 轉(zhuǎn) 動(dòng) 過 程 中 兩 腰 輪 不 直 接 接 觸 而 保 持 微 小的 間 隙 ， 依 靠 套 在 殼 體 外 的 與 腰 輪 同 軸 上 的 嚙 合 齒輪 來 完 成 驅(qū) 動(dòng) 。 腰 輪 流 量 計(jì) 3.

44、刮 板 式 流 量 計(jì) 轉(zhuǎn) 子 在 流 量 計(jì) 進(jìn) 、 出 口 差 壓 作 用 下 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 每 當(dāng) 相鄰 兩 刮 板 進(jìn) 入 計(jì) 量 區(qū) 時(shí) 均 伸 出 至 殼 體 內(nèi) 壁 且 只 隨 轉(zhuǎn)子 旋 轉(zhuǎn) 而 不 滑 動(dòng) ， 形 成 具 有 固 定 容 積 的 測 量 室 ， 當(dāng)離 開 計(jì) 量 區(qū) 時(shí) ， 刮 板 縮 入 槽 內(nèi) ， 流 體 從 出 口 排 出 ，同 時(shí) 后 一 刮 板 又 與 其 另 一 相 鄰 刮 板 形 成 測 量 室 。 轉(zhuǎn)子 旋 轉(zhuǎn) 一 周 ， 排 出 4份 固 定 體 積 的 流 體 ， 由 轉(zhuǎn) 子 的 轉(zhuǎn)數(shù) 就 可 以 求 得 被 測 流 體 的 流 量 。 凸 輪

45、 式 刮 板 流 量 計(jì) 4. 伺 服 式 容 積 流 量 計(jì)在 流 量 計(jì) 工 作 時(shí) ， 腰 輪 由 伺 服 電 機(jī) 通 過 傳 動(dòng) 齒 輪帶 動(dòng) ， 伺 服 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 快 慢 ， 隨 流 體 入 出 口 壓 力差 的 大 小 而 改 變 。 導(dǎo) 壓 管 將 入 出 口 壓 力 引 至 差 壓變 送 器 以 測 量 入 出 口 壓 差 的 變 化 ， 當(dāng) 入 出 口 壓 差大 于 零 時(shí) ， 差 壓 變 送 器 輸 出 信 號 經(jīng) 放 大 后 驅(qū) 動(dòng) 伺服 電 機(jī) 帶 動(dòng) 腰 輪 加 快 旋 轉(zhuǎn) ， 使 流 量 計(jì) 排 出 較 大 流量 的 流 體 ， 從 而 使 壓 差 趨 近

46、 于 零 。 這 種 近 于 無 壓差 的 流 量 計(jì) ， 使 泄 漏 量 減 小 到 最 低 限 度 ， 因 而 可以 實(shí) 現(xiàn) 小 流 量 的 高 精 度 測 量 ， 而 且 測 量 誤 差 幾 乎不 受 流 體 壓 力 、 粘 度 和 密 度 的 影 響 。 伺 服 式 腰 輪 流 量 計(jì) 工 作 原 理 7.2.3 速 度 式 流 量 計(jì) 1. 渦 輪 流 量 計(jì)(1)工 作 原 理 與 結(jié) 構(gòu) 在 定 范 圍 內(nèi) ， 渦 輪 的 轉(zhuǎn) 速 與 流 體 的 平 均 流 速成 正 比 ， 通 過 磁 電 轉(zhuǎn) 換 裝 置 將 渦 輪 轉(zhuǎn) 速 變 成 電 脈 沖信 號 ， 以 推 導(dǎo) 出 被 測

47、 流 體 的 瞬 時(shí) 流 量 和 累 積 流 量 。 渦 輪 流 量 計(jì) 結(jié) 構(gòu) (2)流 量 方 程 utgus 渦 輪 葉 片 速 度 分 解 與 流 量 的 關(guān) 系 曲 線u 流 體 平 均 流 速 Rus 葉 片 的 切 向 速 度 Rutgn 22 sun 渦 輪 轉(zhuǎn) 速 而 磁 電 轉(zhuǎn) 換 器 所 產(chǎn) 生 的 脈 沖 頻 率 : ZRutgnZf 2Z渦 輪 葉 片 的 數(shù) 目 。 體 積 流 量 方 程 ： ffZtgAuAq v 2 單 位 體 積 流 量 通 過 磁 電 轉(zhuǎn) 換 器 所輸 出 的 脈 沖 數(shù) (3) 渦 輪 流 量 計(jì) 的 特 點(diǎn) 和 使 用優(yōu) 點(diǎn) :其 測

48、量 精 度 高 ,復(fù) 現(xiàn) 性 和 穩(wěn) 定 性 均 好 ； 量 程 范 圍寬 ， 量 程 比 可 達(dá) (10 20):1,刻 度 線 性 ； 耐 高 壓 ， 壓力 損 失 ； 對 流 量 變 化 反 應(yīng) 迅 速 ， 可 測 脈 動(dòng) 流 量 ； 抗 干擾 能 力 強(qiáng) ， 信 號 便 于 遠(yuǎn) 傳 及 與 計(jì) 算 機(jī) 相 連 。缺 點(diǎn) :制 造 困 難 ， 成 本 高 。場 合 :通 常 渦 輪 流 量 計(jì) 主 要 用 于 量 精 度 要 求 高 、 流 量變 化 快 的 場 合 ， 還 用 作 標(biāo) 定 其 他 流 量 的 標(biāo) 準(zhǔn) 儀 表 。 2. 渦 街 流 量 計(jì)(1)渦 街 流 量 計(jì) 原 理在

49、 均 勻 流 動(dòng) 的 流 體 中 ,垂 直 地 插 入 一 個(gè) 具 有 非 流 線 型截 面 的 柱 體 ,稱 為 漩 渦 發(fā) 生 體 ， 則 在 該 漩 渦 發(fā) 生 體 兩側(cè) 會 產(chǎn) 生 旋 轉(zhuǎn) 方 向 相 反 、 交 替 出 現(xiàn) 的 漩 渦 ， 并 隨 著流 體 流 動(dòng) ， 在 下 游 形 成 兩 列 不 對 稱 的 漩 渦 列 ， 稱 之為 “ 卡 門 渦 街 ” ， 如 圖圓 柱 漩 渦 發(fā) 生 器 其 體 積 流 量 方 程 式 為 : DdSfdDuAq tv 25.1142 每 一 列 漩 渦 產(chǎn) 生 的 頻 率 u流 體 流 速 d直 徑 漩 渦 發(fā) 生 體 的 特 征 尺 寸

50、 St斯 特 羅 哈 爾 數(shù) D 管 道 內(nèi) 徑 A 在 漩 渦 發(fā) 生 體 處 的 流 通 截 面 積 (2) 漩 渦 頻 率 的 測 量 圖圖 為 三 角 柱 體 渦 街 檢 測 器 原 理 示 意 圖 ， 在 三 角柱 體 的 迎 流 面 對 稱 地 嵌 入 兩 個(gè) 熱 敏 電 阻 組 成 橋 路 的兩 臂 ， 以 恒 定 電 流 加 熱 使 其 溫 度 稍 高 于 流 體 ， 在 交替 產(chǎn) 生 的 漩 渦 的 作 用 下 ， 兩 個(gè) 電 阻 被 周 期 地 冷 卻 ，使 其 阻 值 改 變 ， 阻 值 的 變 化 由 橋 路 測 出 ， 即 可 測 得漩 渦 產(chǎn) 生 頻 率 ， 從 而

51、 測 出 流 量 。三 角 柱 渦 街 檢 測 器 (3) 渦 街 流 量 計(jì) 的 特 點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn) :渦 街 流 量 計(jì) 測 量 精 度 較 高 ； 量 程 比 寬 ,可 達(dá)30:1； 使 用 壽 命 長 ， 壓 力 損 失 小 ， 安 裝 與 維 護(hù) 比較 方 便 ； 測 量 幾 乎 不 受 流 體 參 數(shù) 變 化 的 影 響 ， 用水 或 空 氣 標(biāo) 定 后 的 流 量 計(jì) 無 須 校 正 即 可 用 于 其 它介 質(zhì) 的 測 量 ； 易 與 數(shù) 字 儀 表 或 計(jì) 算 機(jī) 接 口 ,對 氣 體 、液 體 和 蒸 汽 介 質(zhì) 均 適 用 。 缺 點(diǎn) :流 體 流 速 分 布 情 況 和 脈

52、動(dòng) 情 況 將 影 響 測 量 準(zhǔn)確 度 ， 因 此 適 用 于 紊 流 流 速 分 布 變 化 小 的 情 況 ，并 要 求 流 量 計(jì) 前 后 有 足 夠 長 的 直 管 段 。 3. 電 磁 流 量 計(jì) (1)測 量 原 理 和 結(jié) 構(gòu)電 磁 流 量 計(jì) 是 基 于 法 拉 第 電 磁 感 應(yīng) 原 理 制 成 的 一 種 流 量計(jì) ， 其 測 量 原 理 如 圖 8-30所 示 。 當(dāng) 被 測 導(dǎo) 電 流 體 在 磁 場中 沿 垂 直 于 磁 力 線 方 向 流 動(dòng) 而 切 割 磁 力 線 時(shí) ， 在 對 稱 安裝 在 流 通 管 道 兩 側(cè) 的 電 極 上 將 產(chǎn) 生 感 應(yīng) 電 勢

53、， 此 電 勢 與流 速 成 正 比 。 電 磁 流 量 計(jì) 原 理 流 體 流 量 方 程 為 ： kEEBDuDqv 441 2 B為 磁 感 應(yīng) 強(qiáng) 度 D 管 道 內(nèi) 徑 u流 體 平 均 流 速E感 應(yīng) 電 勢 電 磁 流 量 計(jì) 的 結(jié) 構(gòu) 如 圖 所 示 ： 電 磁 流 量 計(jì) 結(jié) 構(gòu) (1) 電 磁 流 量 計(jì) 的 特 點(diǎn) 及 應(yīng) 用優(yōu) 點(diǎn) ： 壓 力 損 失 小 ， 適 用 于 含 有 顆 粒 、 懸 浮 物 等 流 體的 流 量 測 量 ； 可 以 用 來 測 量 腐 蝕 性 介 質(zhì) 的 流 量 ； 流 量測 量 范 圍 大 ； 流 量 計(jì) 的 管 徑 小 到 1mm， 大

54、 到 2m以 上 ；測 量 精 度 為 0.5-1.5級 ； 電 磁 流 量 計(jì) 的 輸 出 與 流 量 呈線 性 關(guān) 系 ； 反 應(yīng) 迅 速 ， 可 以 測 量 脈 動(dòng) 流 量 。缺 點(diǎn) ： 被 測 介 質(zhì) 必 須 是 導(dǎo) 電 的 液 體 ， 不 能 用 于 氣 體 、蒸 汽 及 石 油 制 品 的 流 量 測 量 ； 流 速 測 量 下 限 有 一 定 限度 ； 工 作 壓 力 受 到 限 制 。 結(jié) 構(gòu) 也 比 較 復(fù) 雜 ， 成 本 較 高 。 7.3 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置7.3.1 液 體 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置液 體 流 量 的 標(biāo) 定 方 法 和 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 大 致 有 以

55、 下 幾 種 。1. 標(biāo) 準(zhǔn) 容 積 法 圖 8-42所 示 為 標(biāo) 準(zhǔn) 容 積 法 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 示 意 圖 。 在校 驗(yàn) 時(shí) ， 高 位 水 槽 中 的 液 體 通 過 被 校 流 量 計(jì) 經(jīng) 切 換機(jī) 構(gòu) 流 入 標(biāo) 準(zhǔn) 容 器 。 從 標(biāo) 準(zhǔn) 容 器 的 讀 數(shù) 裝 置 上 讀 出在 一 定 時(shí) 間 內(nèi) 進(jìn) 入 標(biāo) 準(zhǔn) 容 器 的 液 體 體 積 ， 并 將 由 此決 定 的 體 積 流 量 值 作 為 標(biāo) 準(zhǔn) 值 與 被 校 流 量 計(jì) 的 顯 示值 相 比 較 。 4. 超 聲 波 流 量 計(jì) 超 聲 波 測 流 量 的 作 用 原 理 有 傳 播 速 度 法 、 多 普

56、 勒 法 、波 束 偏 移 法 、 噪 聲 法 、 相 關(guān) 法 、 流 速 液 面 法 等 多 種方 法 。(1) 傳 播 速 度 法 測 量 原 理超 聲 測 速 原 理 時(shí) 差 法時(shí) 差 法 就 是 測 量 超 聲 波 脈 沖 順 流 和 逆 流 時(shí) 傳 播 的 時(shí)間 差 。 流 體 流 速 tLcu 22t1-按 順 流 方 向 ， 超 聲 波 到 達(dá) 接 收 器 時(shí) 間t2-按 逆 流 方 向 ， 超 聲 波 到 達(dá) 接 收 器 時(shí) 間 212 2cLuttt 相 差 法相 位 差 法 是 把 上 述 時(shí) 間 差 轉(zhuǎn) 換 為 超 聲 波 傳 播 的 相位 差 來 測 量 。 超 聲 波

57、 換 能 器 向 流 體 連 續(xù) 發(fā) 射 形 式為 的 超 聲 波 脈 沖 ， 式 中 為 超聲 波 的 角 頻 率 。 tft 212 fLcLcu 42 22 )sin()( 0 tAts 按 順 流 方 向 發(fā) 射 時(shí) 收 到 的 信 號 相 位011 t 022 t 按 逆 流 方 向 發(fā) 射 時(shí) 收 到 的 信 號 相 位 頻 差 法 頻 差 法 是 通 過 測 量 順 流 和 逆 流 時(shí) 超 聲 脈 沖 的 循環(huán) 頻 率 之 差 來 測 量 流 量 的 。 順 流 時(shí) 脈 沖 循 環(huán) 頻 率 ： 逆 流 時(shí) 脈 沖 循 環(huán) 頻 率 ： 脈 沖 循 環(huán) 頻 差 ： 流 體 流 速 :

58、 L uctf 11 1 Luctf 22 1 Lufff 221 fLu 2 流 量 方 程 :截 面 平 均 流 速 和 流 速 u的 關(guān) 系 ： u uu 34 uku 層 流 ：紊 流 ：流 體 的 體 積 流 量 方 程 為 ： uDkuDqv 22 44 (2) 多 普 勒 法 測 量 原 理 根 據(jù) 多 普 勒 效 應(yīng) ， 當(dāng) 聲 源 和 觀 察 者 之 間 有 相 對 運(yùn)動(dòng) 時(shí) ， 觀 察 者 所 感 受 到 的 聲 頻 率 將 不 同 于 聲 源 所 發(fā)出 的 頻 率 。 這 個(gè) 頻 率 的 變 化 與 兩 者 之 間 的 相 對 速 度成 正 比 。 超 聲 波 多 普 勒

59、 流 量 計(jì) 就 是 基 于 多 普 勒 效 應(yīng)測 量 流 量 的 。超 聲 多 普 勒 法 流 量 測 量 原 理 (3) 超 聲 波 流 量 計(jì) 的 特 點(diǎn) 與 應(yīng) 用超 聲 波 流 量 計(jì) 由 超 聲 波 換 能 器 、 電 子 線 路 及 流 量 顯示 系 統(tǒng) 組 成 。 超 聲 波 換 能 器 通 常 由 鋯 鈦 酸 鉛 陶 瓷 等壓 電 材 料 制 成 ， 通 過 電 致 伸 縮 效 應(yīng) 和 壓 電 效 應(yīng) ， 發(fā)射 和 接 收 超 聲 波 。 換 能 器 在 管 道 上 的 配 置 方 式 如 圖 8-34所 示 超 聲 波 換 能 器 在 管 道 上 的 配 置 方 式 7.2

60、.4 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 流 體 的 體 積 是 流 體 溫 度 、 壓 力 和 密 度 的 函 數(shù) 。質(zhì) 量 流 量 計(jì) 的 測 量 方 法 ， 可 分 為 間 接 測 量 和 直 接測 量 兩 類 。 間 接 式 測 量 方 法 通 過 測 量 體 積 流 量 和流 體 密 度 經(jīng) 計(jì) 算 得 出 質(zhì) 量 流 量 ， 這 種 方 式 又 稱 為推 導(dǎo) 式 ； 直 接 式 測 量 方 法 則 由 檢 測 元 件 直 接 檢 測出 流 體 的 質(zhì) 量 流 量 。 1. 間 接 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì)一 般 是 采 用 體 積 流 量 計(jì) 和 密 度 計(jì) 或 兩 個(gè) 不 同 類 型的 體 積 流

61、 量 計(jì) 組 合 ， 實(shí) 現(xiàn) 質(zhì) 量 流 量 的 測 量 。 常 見的 組 合 方 式 主 要 有 3種 。 節(jié) 流 式 流 量 計(jì) 與 密 度 計(jì) 的 組 合流 式 流 量 計(jì) 與 密 度 計(jì) 組 合 體 積 流 量 計(jì) 與 密 度 計(jì) 的 組 合體 積 流 量 計(jì) 和 密 度 計(jì) 組 合 體 積 流 量 計(jì) 與 體 積 流 量 計(jì) 的 組 合 節(jié) 流 式 流 量 計(jì) 和 其 它 體 積 流 量 計(jì) 組 合 2. 直 接 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 直 接 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 的 輸 出 信 號 直 接 反 映 質(zhì) 量 流量 ， 有 許 多 種 型 式 。 熱 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) Tc

62、Pq pm 根 據(jù) 傳 熱 規(guī) 律 。 設(shè) pc 為 流 體 的 定 壓 比 熱T 兩 點(diǎn) 溫 度 差 熱 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 示 意 圖 差 壓 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 差 壓 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 是 以 馬 格 努 斯 效 應(yīng) 為 基 礎(chǔ) 的 流量 計(jì) ， 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 利 用 孔 板 和 定 量 泵 組 合 實(shí) 現(xiàn) 質(zhì) 量 流量 測 量 。 有 雙 孔 板 和 四 孔 板 與 定 量 泵 組 合 兩 種 結(jié) 構(gòu) 。 雙 孔 板 差 壓 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) vvAB qKqqKpppp 131 4 232 )( qqKppp vB 212 )( qqKppp vA K式

63、中 為 常 數(shù) ； 為 流 體 的 密 度 。 孔 板 A、 B前后 的 壓 差 與 流 體 質(zhì) 量 流 量 成 正 比 ， 測 出 壓 差 便可 以 求 出 流 體 質(zhì) 量 流 量 根 據(jù) 差 壓 式 流 量 測 量 原 理 ， 孔 板 A和 B處 壓 差 分 別 為 四 孔 板 差 壓 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) ： vqq vqKqpp 432 vqq vqKqpp 441 四 孔 板 差 壓 式 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 科 里 奧 利 質(zhì) 量 流 量 計(jì) 科 里 奧 利 質(zhì) 量 流 量 計(jì) (簡 稱 科 氏 力 流 量 計(jì) )是 一 種 利用 流 體 在 振 動(dòng) 管 中 流 動(dòng) 而 產(chǎn) 生 與

64、 質(zhì) 量 流 量 成 正 比 的 科里 奧 利 力 的 原 理 來 直 接 測 量 質(zhì) 量 流 量 的 儀 表 。 科 氏 力流 量 計(jì) 結(jié) 構(gòu) 有 多 種 形 式 ， 一 般 由 振 動(dòng) 管 與 轉(zhuǎn) 換 器 組 成 。 科 氏 力 流 量 計(jì) 測 量 原 理 U形 管 受 到 一 個(gè) 力 矩 的 作 用 ， 其 管 端 繞 R-R軸扭 轉(zhuǎn) 而 產(chǎn) 生 扭 轉(zhuǎn) 變 形 ， 該 變 形 量 的 大 小 與 通 過 流 量計(jì) 的 質(zhì) 量 流 量 具 有 確 定 的 關(guān) 系 。 trKq Sm 28 為 轉(zhuǎn) 動(dòng) 角 速 度 轉(zhuǎn) 彈 性 模 量 SK Lrurt p 2sin2 rrr 21 7.3

65、流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 為 了 得 到 準(zhǔn) 確 的 流 量 值 ， 除 了 正 確 使 用 和維 護(hù) 流 量 計(jì) 外 ， 還 必 須 對 流 量 計(jì) 進(jìn) 行 標(biāo) 定 和 定期 校 驗(yàn) ， 以 保 證 計(jì) 量 的 準(zhǔn) 確 度 。 流 量 計(jì) 的 標(biāo) 定隨 流 體 的 不 同 有 很 大 的 差 異 ， 需 要 建 立 各 種 類型 的 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 。 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 的 建 立 是 比較 復(fù) 雜 的 ， 不 同 的 介 質(zhì) 如 水 、 氣 、 油 ， 以 及 不同 的 流 量 范 圍 和 管 徑 大 小 均 要 有 與 之 相 應(yīng) 的 裝置 。 以 下 介 紹 幾 種 典 型

66、 的 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 。 7.3 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置7.3.1 液 體 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 7.3.2 氣 體 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 7.3.1 液 體 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置1. 標(biāo) 準(zhǔn) 容 積 法 容 積 法 液 體 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置 由 水 源 、 流 量 穩(wěn) 壓 裝 置 、試 驗(yàn) 管 道 、 切 換 機(jī) 構(gòu) 和 標(biāo) 準(zhǔn) 計(jì) 量 容 器 等 幾 個(gè) 部 分 組成 。 其 中 流 量 穩(wěn) 壓 裝 置 有 高 位 水 槽 和 氣 液 容 器 穩(wěn) 壓法 兩 種 。 標(biāo) 準(zhǔn) 計(jì) 量 容 器 是 經(jīng) 過 精 確 標(biāo) 定 的 ， 其 容 積精 度 可 達(dá) 萬 分 之 幾 ， 其 上 裝 有 讀 數(shù) 裝 置 ， 有 各 種 不同 的 容 積 可 根 據(jù) 流 量 范 圍 需 要 選 用 1水 池 ； 2水 泵 ； 3高 位 水 槽 ； 4溢 流 管 ；5穩(wěn) 壓 容 器 ； 6夾 表 器 ； 7切 換 機(jī) 構(gòu) ； 8切 換 擋 板 ； 9標(biāo) 準(zhǔn) 容 積 計(jì) 量 槽 ； 10液 位 標(biāo) 尺 ；11游 標(biāo) ； 12被 校 流 量 計(jì) 標(biāo) 準(zhǔn) 容 積 法 流 量 標(biāo) 準(zhǔn) 裝 置