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1、,流量检测,6.1 流量检测基本概念,6.1.1 流量的概念和单位定义：短暂时间内流过某一流通截面的流体数量与通过时间之比。,体积流量用流体的体积来表示（qv）,瞬时质量流量用流量的质量来表示（qm），简称质 量流量,累积流量：一段时间内流体体积流量或质量流量的累积值。,累积体积流量,累积质量流量,6.1.2 流量检测方法及流量计分类,6.1.2.1 流量检测方法及流量计分类 检测方法：体积流量检测，质量流量检测。 流量计：由流量传感器和二次仪表构成。,6.1.2.2 流体特性和流量计的测量特性,流体特性 1）黏滞性,衡量流体黏滞性大小的物理量称为动力黏度。,2）层流和紊流,层流：流体在细管中
2、流动的流线平行于管轴时的流动。紊流：流体在细管中流动的流线相对混乱的流动。,利用雷诺数可以判断流动 的形式。,在层流流动状态时，流量与压力降成正比； 在紊流流动状态时，流量与压力降的平方根成正比。,雷诺数,雷诺数是表征流体流动时惯性力与粘性力之比。利用细管直径d，可求出雷诺数Rd：Rd2320时为层流，Rd2320时为紊流。,3）流体连续性方程,流体在管道内作稳定流动的情况：,即流体在稳定流动，且不可压缩时，流过各截面流体的体积为常量。因此利用上式，很方便的求出流体流过管道不同截面时的流速。,揭示流体在运动时压强、流速等运动要素随空间位置的变化关系,伯努利方程式：,z ：单位质量液体位能，位置
3、水头,：单位质量液体压能，压强水头,：单位质量液体动能，流速水头,：动能修正系数，一般为1.051.1，常取1.0,：单位质量液体通过流段的平均能量损失，水头损失,4）流体的能量方程,2.流量计的测量特性各种类型的流量计的共性,式中：qm为质量流量，x为流量计输出信号。理想的流量方程式为线性方程式。,流量计的仪表系数与流出系数： 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：,流出系数C：定义为实际流量与理想流量的比值：,流量方程式：流量与流量计输出信号之间关系的数学表达式：,式中：K为仪表系数，m-3；N为脉冲数，次；V为流体体积，m3。,流量范围
4、及范围度 流量范围：指可测最大流量和最小流量所限定的范围。 范围度：最大流量与最小流量的比值。流量计范围度的大小受仪表的原理与结构所限制。 测量精确度和误差流量计标出的精确度为基本误差。而现场使用中由于偏离标定条件会产生附加误差，所以要按有关规定计算附加误差。 压力损失流量计通常是一个阻力件，会给流体造成能量消耗。所以，压力损失大小是流量计选型的一个重要指标。,一、容积(volumn)式流量计 原理：使被测流体充满具有一定容积的空间，然后把这部分流体从口排出，利用运动元件的往复次数或转速与流体的连续排出量成比例对被测流体进行连续的检测，故叫做容积式流量计。用来测量液体和气体的体积流量，主要用于
5、测量累积流量。,1.容积式流量计的测量机构与流量公式,组成：由测量室、运动部件、传动和显示部件构成。它的测量主体为具有固定标准容积的测量室，测量室由流量计内部的运动部件与壳体构成。在流体进、出口压力差的作用下，运动部件不断地将充满在测量室中的流体从入口排向出口。,6.2 体积流量检测方法,流量方程式： Q=nV 其中：V测量室的固定容积，n某一时间间隔内经过流量计排出流体的固定容积数，可由计数器通过传动部件测出，Q被测流体的体积总量。在测量较小流量时，要考虑泄漏量的影响，通常仪表有最小流量的测量限度。,2.几种容积式流量计(flowmeter),(1)椭圆齿轮流量计椭圆齿轮流量计的测量本体由一
6、对相互啮合的椭圆齿轮和壳体构成，其工作原理如图所示。,运动部件的形式：往复运动（活塞式油量表）和旋转运动（腰轮流量计）。,齿轮的转数通过变速机构驱动机械计数器来显示总流量，还可以通过电磁转换装置转换成脉动信号，对其计数就可得到总流量。,两个齿轮每转动一圈，流量计将排出4个半月形容积的流体。通过椭圆齿轮流量计的总量可表示为：,特点：适用于高粘度液体的测量。流量计基本误差0.2%0.5%。范围度为10：1；工作温度要低于120，以防止齿轮卡死。在使用时要注意防止齿轮的磨损与腐蚀，以延长仪表寿命。(2)腰轮流量计 原理与椭圆齿轮流量计相同。为减小两转子的磨损，在壳体外与腰轮同轴的齿轮作为传递转动力矩
7、之用，因此比椭圆齿轮能保持长期稳定性。 特点：可以测量液体和气体，也可以测高粘度流体。基本误差为0.2%0.5%，范围度为10：1；工作温度要低于120，压力损失小于0.02MPa。,(3) 皮膜式家用煤气表,安装注意事项： 选型时要考虑被测介质的物性参数和工作状态(如温度、粘度、压力、密度和流量范围等）。 流量计的安装地点应满足技术性能规定的条件，安装前必须进行检定。 可以水平安装也可以垂直安装。 流量计上游要加过滤器，调节流量的阀门应位于流量计下游。为维护方便需设置旁通管路。 安装时注意流量计外壳上的流向标志应与被测流体的流动方向一致。 使用过程中，被测流体应该充满管道，并工作在仪表规定的
8、流量范围内；当环境改变时，应对仪表进行修正；仪表要定期清洗和检定。,3.容积式流量计的安装与使用,6.2.2 差压式流量计,二、组成,一、基本原理在流通管道上设置流动阻力件，流体通过阻力件时将 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。,产生差压的装置：节流件（孔板、喷嘴、文丘利管等）；动压管、均速管、弯管等；靶和浮子等。,6.2.2.1 节流式流量计,节流装置：产生差压，主体是一个局部收缩阻力件，改变流体流通截面，从而在节流元件前后形成压力差。,根据伯努利方程， 对截面II、处沿管中心的 流体有以下能量关系：,根据流体的连续性方程得：,可以根据流量
9、的定义，计算流体的体积流量和质量流量。在实际计算过程中，应考虑几个因素： 流量系数：由于用节流件的开孔面积代替最小收缩截面，p有不同取压位置等因素的影响，必然造成测量偏差，为此引入流量系数，则流量方程式为：,流量系数是一个影响因素复杂的实验系数，对于节流法测量流量具有重要的意义。实验证明，在管道直径、节流件型式、开孔尺寸和取压位置确定的情况下，只与流体的雷诺数Re有关。当Re大于临界值时，流量系数可以认为是一个常数。因此节流式流量计应工作在临界雷诺数以上。（通常要求流速不低于一定值）。 与Re及的关系对于不同的节流件形式各有相应的经验公式计算，并列有图表可查。,可膨胀系数：对于可压缩流体，考虑
10、流体通过节流件时的膨胀效应，再引入可膨胀系数作为因流体密度改变引起流量系数改变的修正。可压缩流体的流量方程式：,流出系数C：用流出系数C代替流量系数进行修正。两个系数的关系是:,利用流出系数来分析各种因素对流量的影响显得更加方便，在不同和不同的Re下，C的变化范围要比的变化范围小许多，尤其是对各种文丘里管，在一定条件下，C是一个不随管径、直径比和雷诺数变化的常数，这就简化了节流装置的计算：,节流式流量计的流量方程式普遍形式：,如图节流装置产生的差压信号，通过压力传输管道引至差压计，经差压计转换成电信号或气信号送至显示仪表。,节流式流量计的组成,组成：由节流元件、引压管路、三阀组和差压计四部分构成。,标准节流装置示意,三种标准节流件比较：压力损失： 孔板喷嘴文丘里管成本： 孔板喷嘴文丘里管精度： 孔板喷嘴 或0，上式可简化为：,例：某浮子流量计测二氧化碳气的流量，测量时被测气体的温度是40，压力是49.03kPa（表压力），若流量计的读数为120m3/h，问实际流量是多少？,已知标定时绝对压力P=98.06kPa,t=20，此时二氧化碳的重度为18.07N/m3, 空气的重度为11.82N/m3。,
