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1、一、 流量的概念和单位 （1）流量的基本概念及单位 瞬时流量：单位时间内（1s）流过管道某一横截面的流体体积或质量 。体积流量：用流体的体积来表示（ qv ），单位：m3/s。qv=VA质量流量：用流量的质量来表示（qm ），单位：kg/s。qm=qv累积体积流量：累积质量流量：（2）流量仪表的种类 测量瞬时流量的仪表一般叫流量计； 测量流体总量的仪表常称为计量表。累积流量：在某一段时间内流过管道横截面的流体总和，也称为总（流)量， 记为Q6 流量检测6.1 流量测量基本概念（1）容积法：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。例如椭圆齿轮流
2、量计、腰轮流量计等。 受流体的流动状态影响小，适用于测量高粘度、低雷诺数的流体。（2）差压法在流通管道中设置一个装置，流体流过这个装置时将产生压力差， 此压力差与流体流量之间有确定的数值关系，通过测量差压值可以求得 流体流量。例如节流式流量计、浮子流量汁。二、体积流量的测量方法流量计组成一次装置： (流量传感器)二次仪表：安装于流道的内部或外部，根据流体与之相 互作用关系的物理定律产生一个与流量有确 定关系的信号给出相应的流量值大小（1）直接法：利用检测元件，使输出信号直接反映质量流量。例如：基于科里奥利力效应的检测方法。（2）间接法：用两个检测元件分别测出两个相应参数，通过运算间接获取流体的
3、质量流量。例如：qv检测元件和检测元件的组合三、质量流量的测量方法（3）速度法：这种方法是先测出管道内的平均流速，再乘以管道截面积求得流体 的体积流量。例如电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计等。 较宽的使用条件，可用于各种工况下的流体的流量检测。 四、基本概念式中：qm为实际流量；qm理论流量。1、仪表系数K(频率型流量计流量特性的主要参数)：定义 为单位流体流过流量计时流量计发出的脉冲数。式中：K为仪表系数；N为脉冲数；v为流体体积。2、流出系数C：定义为实际流量与理想流量的比值。3、流量计的流量范围：可测最大流量和最小流量所限定的范围4、范围度：可测最大流量与最小流量的比值。6.2.1 容
4、积式流量计单位时间内所排出固定容积的数目进行流量累计测量原理则排出的流体总量 根据转子的形状分为：椭圆齿轮流量计（液体型）腰轮流量计（气体型和液体）设：V0计量室的固定容积n一段时间内排出流体的固定容积数6.2 体积流量检测方法1椭圆齿轮流量计 A、B：在固定的壳体内的一对互相啮合的椭圆齿轮，可绕 自由轴转动充满在齿轮与壳体之间的固定容积V从图中可见，两个齿轮每转动一圈，流量计将排出4个已知半月形容积的流体。流体总量：Qv4nVn齿轮的转速椭圆齿轮流量计主要特点： 适用于高粘度纯净（无颗粒）液体的测量。（减小齿轮 磨损）（有颗粒流量计前加装过滤器） 范围度一般为10:1 ； 适用于10150m
5、m的中小口径的管道测量； 测量精度高，一般可达为0.20.5级。2腰轮流量计 (也称为罗茨流量计) 结构特点： 一对测量转子是两个不带齿的 腰形轮（罗茨）。两个腰轮的 驱动是由套在壳体外的与腰轮同 轴上的啮合齿轮来完成。特点：可测量液体和气体 ，也可以测高粘度流体。 能保持长期稳定性，使用寿 命长。基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置（流动阻 力件）时产生的压力差而实现流量的测量。组成： 1-节流装置 （主体：节流元件） 2-引压管路 3-差压计 节流元件：如孔 板、喷嘴、文丘 利管等6.2.2 差压式流量计一、节流式流量计1) 工作原理 当流体流经管道内的节流 件时，流速将在节流件处
6、 形成局部收缩，因而流速 增加，静压力降低，于是 在节流件前后便产生了压 差。 能量守恒定律：流动连续性定律：近似注意：有压力损失p（质量流量守恒）2) 流量基本方程式：体积流量质量流量式中： 流量系数 流束膨胀系数 A0节流装置的开孔截面积 流体密度 节流装置前后实际测得的压力差流量系数与节流装置的型式尺寸、取压方式、流体流动方式和 管道内壁条件有关。 流束膨胀系数用来校正流体的可压缩性： 对于不可压缩流体，1 ；对于可压缩流体（如空气、蒸气） ，500mm）(取压孔开在夹紧环上)特点：测量精度较高；加工制造 和安装要求严格。b 法兰取压装置 法兰取压装置由两个带取压孔的取压法兰组成,取压孔
7、开在固定节 流件的法兰上。取压管中心距孔板两侧相应端面25.4mm。特点：结构较简单，容易装配；但精度较角接取压法低些。法兰取压法优点：结构简单、无可动部件、可靠性高，适应性广（ 几乎能测量各种工况下的流量，管径方面：从几十毫米 到几米 ）、装置标准化。 缺点：安装要求严格、范围度小（3：1）。差压式流量计的特点:6）测量管段节流件前后有一段足够长的直管段：确保流体流动在节 流件前达到充分发展的湍流速度分布。节流装置的测量管段通常取节流件前10D，节流件后 5D的长度，整套装置事先装配好后整体安装在管道上。7）节流式流量计的安装和使用条件 （1）节流装置的安装 节流式流量计仅适用于测量管道直径
8、 不小于50mm，雷诺数在104105以上的流体， 而且流体应当清洁。 在节流装置上、下游必须配置一定长 度的直管段，节流元件前应有10的直管段，其 后应有5D的直管段。 安装节流装置应该是直的圆形管道、 内壁洁净，其表面粗糙度应符合标准规定。 引压管应垂直或倾斜敷设，引压管内径不得小于 6mm，长度最好在16m以内。其倾斜度不得小于1:12， 倾斜方向视流体而定。 差压计用于测量差压信号， 其差压值远小于系统的工作压力 ，因此，导压管与差压计连接处 应装截断阀，截断阀后装平衡阀 。在仪表投入时平衡阀可以起到 单向过载保护作用。在仪表运行 过程中，打开平衡阀，可以进行 仪表的零点校验。启用：开
9、平衡阀 开两个截断阀 关平衡阀停用：？开平衡阀 关两个截断阀储液罐当测量气体流量时，导压管内应充满同一气体， 并排净液体。差压信号管路中的附件：沉降器、集气器、冷凝器等。差压信号管路敷设方式：当测量液体、蒸汽流量时， 导压管内应充满同一液体，并排净气体。二、 浮子（转子）流量计 优点：适宜于测量管径50mm以下管道的流量；测量的流量可小到每小时几升；对仪表前后直管段长度要求不高；压力损失小而且恒定；量程比可达10:1。 缺点：仪表的测量值易受被测介质的密度、粘度、温度、 压力、纯净度影响。 （1）检测原理及结构 工作原理：节流变截面。孔板流量计： 节流面积不变流量变化压差发生变化浮子流量计：压
10、差不变流量变化节流面积发生变化比较 ：其测量主体是由一根自下向上扩大的垂直锥 管和一只可以沿锥管轴向上下自由移动的浮 子组成。浮子受到三种力的作用：流体对转子的 浮力（向上）；节流引起的压差力（向 上）及转子本身重量引起的重力（向下 ）。稳定时：重力=浮力十压差力。其中：t：转子的密度 V：转子的体积f：流体的密度 PP：转子前后的压差：转子前后的压差A：转子的最大截面积 平衡时：（p=p1- p2=常数）若：流量增加浮子节流作用产生的压差力也增加浮子上升浮子与锥形管壁 间的环形流通面积增大流过此环隙的流速降低压差力随之下降，直到其恢复 为原来的压差数值为止转子就平衡在比原来高的位置上了。 因
11、此，浮子的停浮高度与流量大小成对应关系。流量方程式 ：已知：得流量公式： 其中：A0:环隙面积，对应于转子高度h ：流量系数近似有：A0=ch系数c与转子和锥管的几何形状及尺寸有关。流量方程式可写成：（2）转子流量计种类两大类型：直读式（现场测量，采用 玻璃锥管，流量示值刻在锥形管上）、 远传式（采用金属锥管）。（3）转子流量计的选用转子流量计在生产时，通常是在工业 基准状态（20，9.8*104Pa）下用水或 空气进行刻度的。在实际使用时，如果被 测介质的密度和工作状态发生变化，就必 须对流量指示值进行修正。液体流量测量时的修正：介质密度修 正。气体流量测量时的修正：介质密度、 温度、压力的
12、修正。流量计的最佳测量范围：测量上限的1/3 2/3刻度内。例题： 有一台用水刻度的转子流量计，转子由密度为 7900kg/m3不锈钢制成，用它来测量密度为 790kg/m3的某液体 介质，当仪表读数为5 m3/h时，被测介质的实际流量为多少？解：设用水标定时的流量为Q0，实际流量为Qf，则其中：转子的密度 t t79007900kg/m3；水的密度 w 1000kg/m3： 某液体的密度 f790kg/m3在定范围内，涡轮或叶轮（轴芯上装有数片呈螺旋形或直形的叶片）的转速与流体的平均流速成正比，通过磁电转换装置将涡轮转速变成电脉冲信号，可推导出被测流体的瞬时流量和累积流量。一、涡轮流量计6.
13、2.3 速度式流量计(1) 工作原理与结构线圈两端产生交流感应电动势（交流感应电动势的频率f与被测流体 的转速成正比）:仪表常数，与流量计的涡轮结构等因素有 关。在流量较小时，值随流量增加而增大 ，只有流量达到一定值后近似为常数。在 流量计的使用范围内，值应保持为常数， 使流量与转速接近线性关系。磁电转换原理：涡轮（特点：由导磁系数较高的不锈钢材料制成）转动涡轮叶片周期性地扫过磁钢磁通变化（2)涡轮流量计的特点和使用特点：主要用于中小口径(2mm500mm)的流量检测；涡轮流量计一般应水平安装，并保证其前后有一定的直管段，以使流 向比较稳定，即要求仪表前10D和后5D以上。场合:通常涡轮流量计
14、主要用于量精度要求高、流量变化快的场合，还 用作标定其他流量的标准仪表。缺点: 制造困难，成本高； 涡轮高速旋转，轴承易磨损，影响使用寿命 。优点: 可测量气体、液体（洁净）流量；其测量精度高（0.5级）； 量程范围宽，量程比可达(1020):1； 信号便于远传；对流量变化反应迅速，可测脉动流量。 1）测量原理： 卡门涡街原理： 流体漩涡发生体下游处产生两 列平行状、并且上下交替出现的漩涡（卡门涡街：一般不稳定）。 漩涡频率f与流速v及漩涡发生体的宽度d关系：f=Stv/d St：斯特劳哈尔数，与漩涡发生体宽度d和雷洛数有关，在 雷诺数为5000150000的范围内，St基本上为一常数。当h/
15、L=0.281时，非对称的漩涡列就能保持稳定。二、涡街（漩涡）流量计2）涡街流量计特点及使用 适用于气体、液体和蒸汽介质的流量测量，其测量几 乎不受流体参数（温度、压力、密度、粘度）变化的影 响。有较宽的量程比（30:1）。测量精度高（达到0.5级）。注意：在仪表上、下游要求一定的直管段，上游长 度根据阻力件形式而定，约15D40D，下游长度为 5D。1）测量原理和结构原理:基于法拉第电磁感应 定律（导体在磁场中切割 磁力线运动时，在其两端 将产生感应电动势）。感应电势与流速成正比。E EX X: :感应电势感应电势K K：比例系数：比例系数 B B：磁场磁感应强度：磁场磁感应强度D D：管道直径：管道直径 v v：流体平均流速：流体平均流速当被测导电流体在磁场中沿 垂直于磁力线方向流动而切 割磁力线时，在对称安装在 流通管道两侧的电极上将产 生感应电势，此电势与流速 成正比。三、 电磁流量计流体的体积流量q与磁感应电势成线性关系2）电磁流量计的特点及应用优点： 适用于含有颗粒、悬浮物等流体的流量测量；可以 用来测量腐蚀性介质的流量；流量测量范围大，量程比10 ：1；流量计的管径范围大（小到1mm，大到2m以上）； 测量精度高（0.5级）；无机械惯性，对流量变化反应速度 快，可以测量脉动流量。 缺点： 被测介质必
