34流量检测 流量检测的主要方法和分类★ 节流式流量计★ 转子流量计★ 电磁流量计★ 涡轮流量计☆ 漩涡流量计★ 容积式流量计★ 其它流量检测方法 超声波式流量检测★ 质量流量检测方法☆
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几个概念 流量通常是指单位时间内流经管道某截面的流体的数量,也 就是所谓的瞬时流量;在某一段时间内流过流体的总和,称 为总量或累积流量。 体积流量以体积表示的瞬时流量用q表示,单位为m/s 以体积表示的累积流量用Q表示,单位为m3 vdA= va A Q lo g, dt
2 v A q vdA vA 0t Qv v q dt
以质量表示的瞬时流量用q表示,单位为kg/s+ 质量流量 以质量表示的累积流量用4n表示,单位为kg am =pg 标态下的体积流量 由于气体是可压缩的,流体的体积会受工况的影响,为了 便于比较,工程上通常把工作状态下测得的体积流量换算成标 准状态(温度为20℃,压力为一个标准大气压)下的体积流量。 标准状态下的体积流量用q表示,单位为Nm/s
3 m v q q Qm Qv
341流量检测的主要方法和分类 流量检测方法有很多,就测量原理而言,可以分为直接测 量法和间接测量法两类。 直接测量法可以直接测量出管道中的体积流量或质量流量 间接测量法则是通过测量出流体的(平均)流速,结合管道 的截面积、流体的密度及工作状态等参数计算得出。 除了:椭圆齿轮流量计直接测量体积流量、科里奥利力 质量流量计之外,其它均基于间接法来流量测量
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34.2节流式流量计 节流式流量计也称为差压式流量计,它是目前工业 生产过程中流量测量最成熟、最常用的方法之 如果在管道中安置一个固定的阻力件,它的中间开一个比管 道截面小的孔,当流体流过该阻力件时,由于流体流束的收 缩而使流速加快、静压力降低,其结果是在阻力件前后产生 个较大的压差 (a)标准孔板 压差的大小与流体流速的大小有关,流速愈大,差压也愈 大,因此只要测出差压就可以推算出流速,进而可以计算 出流体的流量
5 (a) 标准孔板
流体流过阻力件使流束收缩造成压力变化的过程 称节流过程,其中的阻力件称为节流件 作为流量检测用的节流件有标准的和特殊的两种 标准节流件包括标准孔板、标准喷嘴和标准文丘里管。 对于标准化的节流件,在设计计算时都有统一标准的规定、 要求和计算所需的有关数据及程序,可直接按照标准制造; 安装和使用时不必进行标定。 特殊节流件主要用于特殊介质或特殊工况条件的流量检测, 它必须用实验方法单独标定 相比而言,标准孔板制作最简单,使用也最广泛, 以下只介绍标准孔板
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(a)标准孔板 b)喷嘴 (c)文丘里管
7 (a) 标准孔板 (b) 喷嘴 (c) 文丘里管
节流原理 流动流体的能量有两种形式:静压能和动能。流体由于有 力而具有静压能,又由于有流动速度而具有动能,这两种形 式的能量在一定条件下是可以相互转化的 流速 max 静压 P1
8 1 v 3 v2 v 1 2 3 流速 1v 2 v 3 v 静压 1 p 2 p 3 p p max p
2 流量方程 + 根据流体力学中的伯努利方程 可以推导得出节流式流量计的流 流速 V11 量方程,也就是差压和流量之间 的定量关系式: 静压 qn=CEA6、4p p2 qm=aE Aov2 pAp a为流量系数 e为可膨胀性系数 A为节流件的开孔面积p为节流装置前的流体密度 △P节流装置前后实际测得的压差
9 1 v 3 v2 v 1 2 3 流速 1 v 2 v 3 v 静压 1 p 2 p 3 p p max p 0 0 2 2 v m q A p q A p
q,=a8 qm=ac Ao v2pAp a主要与节流装置的型式、取压方式、流体的流动状态 (如雷诺数)和管道条件等因素有关。因此,是一个影响 因素复杂的综合性参数,也是节流式流量计能否准确测量 流量的关键所在,雷诺数大于某一数值(界限雷诺数)时, α值可认为是一常数。对于标准节流装置,可以从有关手 册中査出;对于非标准节流装置,其值要由实验方法确定。 E可膨胀性系数用来校正流体的可压缩性,它与节流件前 后压力的相对变化量、流体的等熵指数等因素有关,其取 值范围小于等于1。对于不可压缩性流体,g=1;对于可 压缩性流体,则ε<1。应用时可以查阅有关手册而得 10
10 0 0 2 2 v m q A p q A p
