流速及流量測量

1、遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯1第四章流速及流量測量第四章流速及流量測量v本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：v4.1概述概述v4.2測速管測速管v4.3節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計v4.4轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計v4.5渦輪流量計渦輪流量計v4.6電磁流量計電磁流量計v4.7靶式流量計靶式流量計v4.8超聲波式流量計超聲波式流量計v4.9渦街流量計渦街流量計v4.10哥利奧里式流量計哥利奧里式流量計本章重點：本章重點：1.節(jié)流式流量計的工作原節(jié)流式流量計的工作原理、特點、流量方程的推理、特點、流量方程的推導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、參數(shù)導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、參數(shù)分析。分析。2.轉(zhuǎn)子流量的工作原理及轉(zhuǎn)子流量的工作原理及特點、

2、刻度換算。特點、刻度換算。3.其他流量計的基本原理其他流量計的基本原理和特點。和特點。本章難點：節(jié)流式流量計本章難點：節(jié)流式流量計的流量方程的推導(dǎo)。的流量方程的推導(dǎo)。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯24.1概述概述v4.1.1流體與流量流體與流量v流體流體: 是指具有流動性能的物質(zhì)，一般可以認(rèn)為是氣體是指具有流動性能的物質(zhì)，一般可以認(rèn)為是氣體和液體的總稱。和液體的總稱。v流量流量: 是指是指單位時間內(nèi)單位時間內(nèi)通過某截面的流體數(shù)量，稱瞬通過某截面的流體數(shù)量，稱瞬時流量。它可用質(zhì)量單位表示，也可用體積單位表示，時流量。它可用質(zhì)量單位表示，也可用體積單位表示，分別稱為分別稱為質(zhì)量流量質(zhì)量流量(kg/s

3、)和和體積流量體積流量（m3/s) 。 v體積流量體積流量表達(dá)式為：表達(dá)式為：v質(zhì)量流量質(zhì)量流量表達(dá)式為：表達(dá)式為：v 測量某一段時間內(nèi)流過的流體量，即瞬時流量對時間測量某一段時間內(nèi)流過的流體量，即瞬時流量對時間的積分，稱之流體的積分，稱之流體總量總量。 AvqvAvqm2121ttmmttvvdtqQdtqQ遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯3v 流體性質(zhì)和流體運動的復(fù)雜性流體性質(zhì)和流體運動的復(fù)雜性 流體性質(zhì)多樣性流體性質(zhì)多樣性 : 流體性質(zhì)的多樣流體性質(zhì)的多樣性表現(xiàn)在密度、粘度不同，單相流、多性表現(xiàn)在密度、粘度不同，單相流、多相流之分，可壓縮性的強弱，牛頓流體相流之分，可壓縮性的強弱，牛頓流體與

4、非牛頓體管路系統(tǒng)的多樣性與非牛頓體管路系統(tǒng)的多樣性,管道形狀，管道形狀， 壁面光滑程度。壁面光滑程度。 流動狀態(tài)的多樣性流動狀態(tài)的多樣性: 流體流動狀態(tài)流體流動狀態(tài)的多樣性表現(xiàn)在層流與紊流，的多樣性表現(xiàn)在層流與紊流， 明渠流與明渠流與管流，管流， 充滿流與非充滿流，旋轉(zhuǎn)流與脈充滿流與非充滿流，旋轉(zhuǎn)流與脈動流。動流。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯4v4.1.2流量測量方法流量測量方法v 1.容積法容積法 原理：容積型流量計測量流量的基本依據(jù)是，原理：容積型流量計測量流量的基本依據(jù)是，單位時間內(nèi)被測流體充滿單位時間內(nèi)被測流體充滿(或排出或排出)某一定容容某一定容容器的次數(shù)。即有器的次數(shù)。即有 qv

5、= nV 式中，式中， V為定容容器的容積，為定容容器的容積，n為單位時間為單位時間內(nèi)被測流體充滿內(nèi)被測流體充滿(或排出或排出)定容容器的次數(shù)定容容器的次數(shù) 。 形式：橢圓齒輪式、腰輪式、刮板式、活塞形式：橢圓齒輪式、腰輪式、刮板式、活塞式等式等 。 特點：流動狀態(tài)對測量的影響小，精度高；特點：流動狀態(tài)對測量的影響小，精度高；有一定的壓力損失；不宜用于高溫、高壓、臟有一定的壓力損失；不宜用于高溫、高壓、臟污介質(zhì)的測量。污介質(zhì)的測量。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯5括板式流量計橢圓齒輪流量計腰輪流量計活塞式流量計容積式計量表遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯6v2.流速法流速法 原理：速度型流量計以流體

6、一元流動原理：速度型流量計以流體一元流動的連續(xù)方程為理論依據(jù)，即當(dāng)流通截面的連續(xù)方程為理論依據(jù)，即當(dāng)流通截面確定時，流體的體積流量與截面上的平確定時，流體的體積流量與截面上的平均流速成正比。均流速成正比。 形式：差壓式、轉(zhuǎn)子式、渦輪式、層形式：差壓式、轉(zhuǎn)子式、渦輪式、層流式，電磁式、聲波式流式，電磁式、聲波式 特點：使用性能好，精度高；可用于特點：使用性能好，精度高；可用于高溫、高壓介質(zhì)的測量，流動狀態(tài)、高溫、高壓介質(zhì)的測量，流動狀態(tài)、Re對測量的影響大。對測量的影響大。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯7v 3.質(zhì)量法質(zhì)量法 這類流量計以測量與流體質(zhì)量有關(guān)的物理效這類流量計以測量與流體質(zhì)量有關(guān)的物

7、理效應(yīng)為基礎(chǔ)，分為應(yīng)為基礎(chǔ)，分為直接式直接式、推導(dǎo)式推導(dǎo)式和和溫度壓力補溫度壓力補償式償式三種。三種。 直接式質(zhì)量流量計直接式質(zhì)量流量計利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理的原理(如慣性系中的牛頓第二定律如慣性系中的牛頓第二定律)進(jìn)行測量。進(jìn)行測量。v推導(dǎo)式質(zhì)量流量計推導(dǎo)式質(zhì)量流量計是同時測取流體的密度和體是同時測取流體的密度和體積流量，通過運算而推導(dǎo)出質(zhì)量流量的。一般，積流量，通過運算而推導(dǎo)出質(zhì)量流量的。一般，它由速度型流量計和密度計組合而成。它由速度型流量計和密度計組合而成。 溫度壓力補償式質(zhì)量流量計溫度壓力補償式質(zhì)量流量計也可看成是一種也可看成是一種推導(dǎo)式質(zhì)量流量計，只是它

8、不配用密度計，而推導(dǎo)式質(zhì)量流量計，只是它不配用密度計，而是利用溫度、壓力與密度之間的關(guān)系，將溫度、是利用溫度、壓力與密度之間的關(guān)系，將溫度、壓力的測量值轉(zhuǎn)換為密度，再與體積流量進(jìn)行壓力的測量值轉(zhuǎn)換為密度，再與體積流量進(jìn)行運算而得到質(zhì)量流量。運算而得到質(zhì)量流量。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯8v應(yīng)當(dāng)指出，無論哪一種流應(yīng)當(dāng)指出，無論哪一種流量計，都有一定的適用范量計，都有一定的適用范圍，對流利的特性以及管圍，對流利的特性以及管道條件都有特定的要求。道條件都有特定的要求。目前生產(chǎn)的容積法和速度目前生產(chǎn)的容積法和速度法流量計，都要求滿足下法流量計，都要求滿足下列條件：列條件：v 流體必須充滿管道內(nèi)流體

9、必須充滿管道內(nèi)部，并連續(xù)流動；部，并連續(xù)流動；v流體在物理上和熱力學(xué)流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測量元上是單相的，流經(jīng)測量元件時不發(fā)生相變；件時不發(fā)生相變；v流體的速度一般在音速流體的速度一般在音速以下。以下。v常見流量計的種類及性能常見流量計的種類及性能參見教材第參見教材第197197頁表頁表4-14-1。v4.4.流量計及其主要參數(shù)流量計及其主要參數(shù)v用于測量流量的計量器具稱用于測量流量的計量器具稱為流量計。有一次裝置和二次為流量計。有一次裝置和二次儀表組成。儀表組成。v流量計的主要技術(shù)參數(shù)有：流量計的主要技術(shù)參數(shù)有：v流量測量范圍上限值：流量測量范圍上限值：A=aA=a1010n

10、 nv其中其中a=1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.2,a=1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.2,4.0,5.1,(6.0),6.3,8.04.0,5.1,(6.0),6.3,8.0v差壓測量范圍上限值差壓測量范圍上限值B=b 1010n n其中其中b=1.0,1.6,2.5,4.0,6.0b=1.0,1.6,2.5,4.0,6.0壓力損失：用流量計進(jìn)、出口壓力損失：用流量計進(jìn)、出口的靜壓差表示。的靜壓差表示。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯94.24.2測速管測速管v測速度的結(jié)構(gòu)與測量原理測速度的結(jié)構(gòu)與測量原理 測速管又稱皮托（測速管又稱皮托（Pitot）管，如圖所示，是

11、由兩根彎成直角的同心套管組成，管，如圖所示，是由兩根彎成直角的同心套管組成，內(nèi)管管口正對著管道中流體流動方向，外管的管口內(nèi)管管口正對著管道中流體流動方向，外管的管口是封閉的，在外管前端壁面四周開有若干測壓小孔。是封閉的，在外管前端壁面四周開有若干測壓小孔。為了減小誤差，測速管的前端經(jīng)常做成半球形以減為了減小誤差，測速管的前端經(jīng)常做成半球形以減少渦流。測速管的內(nèi)管與外管分別與少渦流。測速管的內(nèi)管與外管分別與U形壓差計相形壓差計相連。連。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯10遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯11v內(nèi)管所測的是流體在內(nèi)管所測的是流體在A處的局部動能和靜壓能之和，處的局部動能和靜壓能之和，稱為

12、總壓能。稱為總壓能。測速管內(nèi)管測速管內(nèi)管A處：處：由于外管壁上的測壓小孔與流體流動方向平行，所以外由于外管壁上的測壓小孔與流體流動方向平行，所以外管僅測得流體的靜壓能，即外管管僅測得流體的靜壓能，即外管B B處：處：U U形壓差計實際反映的是內(nèi)管沖壓能和外管靜壓能之差，形壓差計實際反映的是內(nèi)管沖壓能和外管靜壓能之差，即即則該處的局部速度為則該處的局部速度為 .221uppAppB.2.221)21(upuppppBApvpvpv298. 022）（對于可壓縮流體：一般取修正后的流量公式：-1遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯12v由此可知，測速管實際測得的是流體在管截面某處的由此可知，測速管實際測得

13、的是流體在管截面某處的點速點速度度，因此利用測速管可以測得流體在管內(nèi)的速度分布。若，因此利用測速管可以測得流體在管內(nèi)的速度分布。若要獲得流量，可對速度分布曲線進(jìn)行積分。也可以利用皮要獲得流量，可對速度分布曲線進(jìn)行積分。也可以利用皮托管測量管中心的最大流速，利用圖所示的關(guān)系查取最大托管測量管中心的最大流速，利用圖所示的關(guān)系查取最大速度與平均速度的關(guān)系，求出管道與速度與平均速度的關(guān)系，求出管道與Re的關(guān)系、截面的平的關(guān)系、截面的平均速度，進(jìn)而計算出流量，此法較常用。均速度，進(jìn)而計算出流量，此法較常用。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯13均速管均速管皮托管皮托管遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯14v測速管的

14、安裝測速管的安裝v1.必須保證測量點位于均勻流段，一般要求測必須保證測量點位于均勻流段，一般要求測量點上、下游的直管長度最好大于量點上、下游的直管長度最好大于50倍管內(nèi)徑，倍管內(nèi)徑，至少也應(yīng)大于至少也應(yīng)大于812倍。倍。v2.測速管管口截面必須垂直于流體流動方向，測速管管口截面必須垂直于流體流動方向，任何偏離都將導(dǎo)致負(fù)偏差。任何偏離都將導(dǎo)致負(fù)偏差。v3.測速管的外徑測速管的外徑d0不應(yīng)超過管內(nèi)徑不應(yīng)超過管內(nèi)徑d的的1/50，即即d0d/50。v測速管對流體的阻力較小，適用于測量大直徑測速管對流體的阻力較小，適用于測量大直徑管道中清潔氣體的流速，若流體中含有固體雜管道中清潔氣體的流速，若流體中含

15、有固體雜質(zhì)時，易將測壓孔堵塞，故不易采用。此外，質(zhì)時，易將測壓孔堵塞，故不易采用。此外，測速管的壓差讀數(shù)較小，常常需要放大或配微測速管的壓差讀數(shù)較小，常常需要放大或配微壓計。壓計。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯154.34.3節(jié)流式流量計節(jié)流式流量計v4.3.1測量原理與流量方程測量原理與流量方程 v節(jié)流式流量計是利用流體流經(jīng)節(jié)流元件產(chǎn)生的壓力差節(jié)流式流量計是利用流體流經(jīng)節(jié)流元件產(chǎn)生的壓力差來實現(xiàn)流量測量的。將節(jié)流件垂直安裝在管道中，以來實現(xiàn)流量測量的。將節(jié)流件垂直安裝在管道中，以一定取壓方式測取孔板前后兩端的壓差，并與壓差計一定取壓方式測取孔板前后兩端的壓差，并與壓差計相連，即構(gòu)成節(jié)流式流量

16、計。相連，即構(gòu)成節(jié)流式流量計。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯16v節(jié)流過程分析節(jié)流過程分析：當(dāng)流體流過管道：當(dāng)流體流過管道中的節(jié)流元件時，由于流通截面中的節(jié)流元件時，由于流通截面的變化，節(jié)流件前后的靜壓力不的變化，節(jié)流件前后的靜壓力不同，靜壓差與流體的流量有關(guān)，同，靜壓差與流體的流量有關(guān)，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。節(jié)流現(xiàn)象。如圖所如圖所示，流束未受到節(jié)流件影響時，示，流束未受到節(jié)流件影響時，流動方向與管道中心線平行。流動方向與管道中心線平行。在在節(jié)流件前，流體向中心加速，至節(jié)流件前，流體向中心加速，至截面截面2處流束收縮到最小，此處處流束收縮到最小，此處流速方向又與管道中心線平行，流速

17、方向又與管道中心線平行，且流速最大，壓力最低，然后流且流速最大，壓力最低，然后流束擴張，流速下降，靜壓升高，束擴張，流速下降，靜壓升高，直到截面直到截面3處流束又充滿管道。處流束又充滿管道。由于渦流區(qū)的存在，導(dǎo)致流體能由于渦流區(qū)的存在，導(dǎo)致流體能量損失，故在截面量損失，故在截面3處靜壓力處靜壓力p3不等于原先的數(shù)值，而產(chǎn)生了壓不等于原先的數(shù)值，而產(chǎn)生了壓力損失力損失p 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯17v流量方程的推導(dǎo)：根據(jù)截面流量方程的推導(dǎo)：根據(jù)截面1，2處的壓力能、動能和勢能的關(guān)系，處的壓力能、動能和勢能的關(guān)系，可寫出伯努利方程如下：可寫出伯努利方程如下：v另外，根據(jù)流體流動的連續(xù)性方程，有

18、另外，根據(jù)流體流動的連續(xù)性方程，有v式中，式中，C1、C2截面截面1，2處的動能修正系數(shù)；處的動能修正系數(shù)；v Z1Z1、Z2Z2，截面截面1，2處流體對參考水平面的距離；處流體對參考水平面的距離；v g重力加速度；重力加速度；v 能量損失系數(shù)；能量損失系數(shù)；v A1A1、A2A2截面截面1，2處的流束截面。處的流束截面。v1） 不可壓縮流體的流量方程不可壓縮流體的流量方程v令令 =d/D v由（由（2）式）式 代入（代入（1）式得）式得 22222222222221121111vgZvCpgZvCp222111AvAv（1）（2）222244dddd221vv遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯18

19、v又根據(jù)取壓位置不同設(shè)又根據(jù)取壓位置不同設(shè) 最后得出最后得出v其中其中= 稱為流量系數(shù)稱為流量系數(shù) （國際上多用流出系數(shù)（國際上多用流出系數(shù)C代替）代替）v1） 可壓縮流體的流量方程可壓縮流體的流量方程v令令1，則可壓縮流體的流量方程為，則可壓縮流體的流量方程為 v如果對于不可壓縮流體取如果對于不可壓縮流體取=1，那么上兩式便是流體流量方程的統(tǒng)一形，那么上兩式便是流體流量方程的統(tǒng)一形式。式。 )(212142122ppCCv2121pppp)241)24)2421242122124212ppdCppdppdCCqm（4212CC為膨脹系數(shù)（)241)24121242124ppdCqppdCqv

20、m流出系數(shù)定義為流出系數(shù)定義為實際流量與理論實際流量與理論流量值之比值。流量值之比值。理論流量計在：理論流量計在：吳能量損失、平吳能量損失、平均速度可代替瞬均速度可代替瞬時速度、時速度、d=d =1、及、及 =1的的條件下的流量。條件下的流量。411EEEC為漸進(jìn)速度系數(shù)，遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯194.3.24.3.2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化建立的基礎(chǔ)：節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化建立的基礎(chǔ)：v對于一定粗糙度的管道，幾何相似（對于一定粗糙度的管道，幾何相似（值相）等的節(jié)值相）等的節(jié)流裝置在流體動力學(xué)相似（管內(nèi)流動雷諾數(shù)流裝置在流體動力學(xué)相似（管內(nèi)流動雷諾數(shù)R Reded相等）相等）的條

21、件下，流量系數(shù)的條件下，流量系數(shù)相等。相等。v標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容：v的實驗數(shù)據(jù)（以表格或公式的形式給出）；的實驗數(shù)據(jù)（以表格或公式的形式給出）；v滿足相似條件的四個規(guī)定：滿足相似條件的四個規(guī)定：v規(guī)定的節(jié)流件形式；規(guī)定的節(jié)流件形式；v規(guī)定的取壓方式；規(guī)定的取壓方式；v規(guī)定的管道條件；規(guī)定的管道條件；v規(guī)定的流體條件。規(guī)定的流體條件。v因此滿足規(guī)定條件的節(jié)流裝置稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。因此滿足規(guī)定條件的節(jié)流裝置稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯20v我國國家標(biāo)準(zhǔn)我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 262481 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是：節(jié)流裝置是：v 標(biāo)準(zhǔn)孔板角接取壓；標(biāo)準(zhǔn)孔板角接取壓；v 標(biāo)準(zhǔn)孔

22、板，法蘭取壓；標(biāo)準(zhǔn)孔板，法蘭取壓；v ISA1932噴嘴，角接取壓。噴嘴，角接取壓。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯21v1.1.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件v標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板v標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示。它是一標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示。它是一帶有圓孔的板，圓孔與管道同心，帶有圓孔的板，圓孔與管道同心，直角入口邊緣非常銳利。直角入口邊緣非常銳利。孔板流量孔板流量計實物圖計實物圖 標(biāo)準(zhǔn)孔板的重要的尺寸標(biāo)準(zhǔn)孔板的重要的尺寸參數(shù)是開孔直徑，對制成的孔板，參數(shù)是開孔直徑，對制成的孔板，應(yīng)至少取四個大致相等的角度測得應(yīng)至少取四個大致相等的角度測得直徑的平均值。任一孔徑的單測值直徑的平均值。任一孔徑的單測值與平均值之差

23、不得大于與平均值之差不得大于0.05%0.05%?？??？讖綉?yīng)大于或等于徑應(yīng)大于或等于12.5mm12.5mm，孔徑比，孔徑比 ( (為管道直徑為管道直徑) )為為0.20.20.80.8?？装彘_孔上游側(cè)的直角入口邊緣，孔板開孔上游側(cè)的直角入口邊緣，應(yīng)銳利無毛刺和劃痕。若直角入口應(yīng)銳利無毛刺和劃痕。若直角入口邊緣形成圓弧，其圓弧半徑應(yīng)小于邊緣形成圓弧，其圓弧半徑應(yīng)小于或等于或等于0.00040.0004?？装暹M(jìn)口圓筒的厚?？装暹M(jìn)口圓筒的厚度度e e和孔板厚度和孔板厚度E E不能過大，以免影不能過大，以免影響精度。響精度。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯22遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯23v標(biāo)準(zhǔn)噴嘴

24、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴v標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖所示。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖所示。其輪廓外形由進(jìn)口端面其輪廓外形由進(jìn)口端面A A、收縮部分第一圓弧曲面與收縮部分第一圓弧曲面與第二圓弧曲面、圓筒形喉第二圓弧曲面、圓筒形喉部和出口邊緣保護(hù)糟部和出口邊緣保護(hù)糟H H所組所組成。圓筒形喉部成。圓筒形喉部e e的直徑即的直徑即為節(jié)流件的開孔直徑，其為節(jié)流件的開孔直徑，其長度為長度為0.30.3。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴加工。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴加工比較困難，一般均由專業(yè)比較困難，一般均由專業(yè)廠制造，實驗室所用的在廠制造，實驗室所用的在市場上購買。市場上購買。v標(biāo)準(zhǔn)噴嘴適用的管道直徑標(biāo)準(zhǔn)噴嘴適用的管道直徑為為501000mm501000mm，孔徑比，孔徑比

25、 為為0.32 - 0.80.32 - 0.8，雷諾數(shù)為，雷諾數(shù)為2 2E42E42E6E6。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯24長徑噴嘴長徑噴嘴適用于：適用于：50mmD 630mm0.20 0.80104 ReD 107K/D 10104遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯25v文丘里管文丘里管v文丘里管是由入口圓筒段文丘里管是由入口圓筒段A A、圓錐形收縮段、圓錐形收縮段B B、圓筒、圓筒形喉部形喉部C C和圓錐形擴散段和圓錐形擴散段E E所組成。文丘里管的幾何所組成。文丘里管的幾何形狀如圖形狀如圖3-143-14所示。文丘里管第一收縮段錐度為所示。文丘里管第一收縮段錐度為2121 1 1 ，擴散段

26、為，擴散段為7 7 15 15 ，文丘里的比，文丘里的比值為值為0.4 - 0.70.4 - 0.7。適用于：適用于：200mmD 1200mm0.4 0.72 104 ReD 2 106C=0.985遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯26應(yīng)用于大口徑流應(yīng)用于大口徑流量測量，對流體量測量，對流體中的懸浮物不敏中的懸浮物不敏感，精度高，但感，精度高，但尺寸大，笨重加尺寸大，笨重加工困難，成本高。工困難，成本高。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯27v2.取壓裝置取壓裝置v（1）角接取壓裝置）角接取壓裝置v角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨鉆孔取壓兩種。如圖所示。鉆孔取壓兩種。如圖所示。

27、v環(huán)室取壓有均壓作用，壓差比較環(huán)室取壓有均壓作用，壓差比較穩(wěn)定，被廣泛在用。但當(dāng)管經(jīng)超穩(wěn)定，被廣泛在用。但當(dāng)管經(jīng)超過，過，500mm時采用單獨鉆孔取時采用單獨鉆孔取壓。壓。v0.65時時.0.005D a 0.03Dv 0.65時時,0.01Da0.02Dv而且而且a應(yīng)在應(yīng)在110mm范圍內(nèi)范圍內(nèi) 。v環(huán)室縫隙的厚度環(huán)室縫隙的厚度f2a。v環(huán)室截面環(huán)室截面hC 1/2Da。v取壓孔取壓孔取取410mm。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯28（2）法蘭取壓裝置）法蘭取壓裝置如圖所示。如圖所示。取壓孔直徑不大于取壓孔直徑不大于0.08 D，（，（612mm)。取壓孔截面距節(jié)流件。取壓孔截面距節(jié)流件前后端

28、面距離為前后端面距離為25.41mm。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯29v3.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件v節(jié)流件前后直管段節(jié)流件前后直管段l1、l2及及l(fā)0的要求如表所示。的要求如表所示。v說明：說明：v（1）若上游側(cè)有兩個阻力件，其間的直管段長度）若上游側(cè)有兩個阻力件，其間的直管段長度l0取按上游側(cè)第二局部取按上游側(cè)第二局部阻力件形式和阻力件形式和=0.7（不論實際（不論實際值為多少）查表所得值為多少）查表所得l1的一半。的一半。v（2）如節(jié)流件上游側(cè)有溫度計套管，他與節(jié)流件的距離應(yīng)為）如節(jié)流件上游側(cè)有溫度計套管，他與節(jié)流件的距離應(yīng)為5D（3D）（當(dāng)溫度計套管直徑（當(dāng)溫度計套

29、管直徑0.03D時）或時）或20D（當(dāng)溫度計套管在（當(dāng)溫度計套管在0.03D0.13D之間時）。一般應(yīng)盡可能把溫度計裝于節(jié)流件之后，此時要求它與節(jié)流之間時）。一般應(yīng)盡可能把溫度計裝于節(jié)流件之后，此時要求它與節(jié)流件的距離大于件的距離大于5D。v（3）如果使用的節(jié)流件上游側(cè)的阻力件形式?jīng)]有包括在表內(nèi)，或要求的）如果使用的節(jié)流件上游側(cè)的阻力件形式?jīng)]有包括在表內(nèi)，或要求的三個直管段長度有一個小于括號內(nèi)的值，則整套節(jié)流裝置需單獨標(biāo)定。三個直管段長度有一個小于括號內(nèi)的值，則整套節(jié)流裝置需單獨標(biāo)定。節(jié)流裝置前后的直管段要求：節(jié)流裝置前后的直管段要求：目測是直的目測是直的直徑符合誤差要求直徑符合誤差要求管壁粗

30、糙度符合要求管壁粗糙度符合要求遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯30遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯31遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯32遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯33遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯34v4.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流體條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流體條件v 流體必須充滿管道內(nèi)部，并連續(xù)流動；流體必須充滿管道內(nèi)部，并連續(xù)流動；v流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測量元件時不發(fā)生相變；流經(jīng)測量元件時不發(fā)生相變；v流體的速度一般在音速以下。流體的速度一般在音速以下。v流體流經(jīng)節(jié)流件前后流束平行于管道流體流經(jīng)節(jié)流件前后流束平行于管道軸線。軸線。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯35v4.

31、3.3 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有關(guān)參數(shù)的確定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有關(guān)參數(shù)的確定v1.流量系數(shù)流量系數(shù)和流出系數(shù)和流出系數(shù)Cv與節(jié)流裝置，與節(jié)流裝置，Red及管道粗糙度有關(guān)。及管道粗糙度有關(guān)。v絕對粗糙度絕對粗糙度kc和相對粗糙度和相對粗糙度kc/Dv光滑管道：光滑管道：kc/D0.0004v光管流量系數(shù)光管流量系數(shù)0：在光滑管道上測定：在光滑管道上測定的流量系數(shù)。的流量系數(shù)。v對同一節(jié)流裝置，在一定的對同一節(jié)流裝置，在一定的值下，值下， 0只與只與Red有關(guān)。有關(guān)。v如圖所示。如圖所示。v界限雷諾數(shù)界限雷諾數(shù)：保持：保持0穩(wěn)定的雷諾數(shù)的穩(wěn)定的雷諾數(shù)的最小值。最小值。v保持保持0穩(wěn)定的方法：穩(wěn)定的方法：v在界限雷

32、諾數(shù)以上測量；在界限雷諾數(shù)以上測量；v限制流量的變化范圍，使最大流量限制流量的變化范圍，使最大流量和最小流量時和最小流量時0的變化不超過的變化不超過0.5%。標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯36流出系數(shù)流出系數(shù)C1998年年4月月1日日ISO5167：1991流量系數(shù)公式修改為里德流量系數(shù)公式修改為里德-哈里斯公式：哈里斯公式：孔板：孔板：取壓口的距離。為孔板下游端面到上游其中應(yīng)加入下項：當(dāng)222113 . 11 . 12222448 . 07103 . 065 . 38 . 07 . 0682/4 .25/8 . 275. 0011. 012.71128 . 01

33、2031. 01Re1900011. 01123. 0080. 0043. 0Re10Re190000063. 0188. 0Re10000521. 0216. 00261. 05961. 011lDlLDlLDmmDLLeCDLLDDD遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯37標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：15. 1615. 421 . 4Re10)0033. 000175. 0(2262. 09900. 0DC長徑噴嘴：長徑噴嘴：985. 0995. 0984. 0196. 09859. 05 . 4CCCC粗焊鐵板收縮段式：精加工收縮段式：其中粗糙收縮段式：/ReReRe1000653. 09965. 05

34、 . 06DddC文丘里管：文丘里管：遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯38v結(jié)論結(jié)論:v(1)節(jié)流式流量計一般在界限雷諾數(shù)以上進(jìn)行測節(jié)流式流量計一般在界限雷諾數(shù)以上進(jìn)行測量量;v(2)節(jié)流式流量計的量程比只有節(jié)流式流量計的量程比只有3:1。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯39遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯40v2.膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)v決定于決定于p/pp/p1 1， 和介質(zhì)的等熵指數(shù)和介質(zhì)的等熵指數(shù)k。v標(biāo)準(zhǔn)孔板：標(biāo)準(zhǔn)孔板：v對于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：對于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：kpp11284193.0256.0351.0175.0/1111112122112442ppppkkkkkk：以上兩式的適用范圍為其中遼寧科技大學(xué) 熱能

35、系 周麗雯41v3.壓力損失壓力損失pv4.開孔直徑和管徑的確定開孔直徑和管徑的確定)20(1)20(12020tDDtddDdppCCpp9 . 12424111計算標(biāo)準(zhǔn)孔板可用下式近似遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯42v4.3.4標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用范圍標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用范圍v下表為幾種標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的應(yīng)用范圍。表中的界限雷諾數(shù)隨下表為幾種標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的應(yīng)用范圍。表中的界限雷諾數(shù)隨而變。而變。同時考慮以下因素：同時考慮以下因素：v流體條件：測量易沉淀或有腐蝕性的流體易采用噴嘴。流體條件：測量易沉淀或有腐蝕性的流體易采用噴嘴。v管道條件：在管道內(nèi)壁比較粗糙的條件下，易采用噴嘴。管道條件：在管道內(nèi)壁

36、比較粗糙的條件下，易采用噴嘴。v壓力損失：在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件中，孔板壓力損失最大。壓力損失：在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件中，孔板壓力損失最大。v運行精度：在高參數(shù)、大流量的生產(chǎn)線上，通常采用噴嘴。運行精度：在高參數(shù)、大流量的生產(chǎn)線上，通常采用噴嘴。v在同一在同一值下，噴嘴較孔板的值下，噴嘴較孔板的d大，故測量范圍大。大，故測量范圍大。v與噴嘴相比，孔板的最大優(yōu)點是加工方便、安裝容易、省料、造與噴嘴相比，孔板的最大優(yōu)點是加工方便、安裝容易、省料、造價低。價低。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯43v4.3.5節(jié)流式流量計的設(shè)計計算節(jié)流式流量計的設(shè)計計算v命題一：校核已有的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置命題一：校核已有的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v已知管道

37、內(nèi)經(jīng)、節(jié)流件開孔直徑、取壓方式、被測流體參數(shù)、已知管道內(nèi)經(jīng)、節(jié)流件開孔直徑、取壓方式、被測流體參數(shù)、及工作溫度壓力等條件，根據(jù)所測的壓差值計算被測流體的及工作溫度壓力等條件，根據(jù)所測的壓差值計算被測流體的流量。流量。v本命題利用流量公式，采用迭代方法進(jìn)行計算。本命題利用流量公式，采用迭代方法進(jìn)行計算。v命題二：設(shè)計新的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置命題二：設(shè)計新的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v已知管道直井、被測流體參數(shù)、預(yù)計流量范圍、要求包括的已知管道直井、被測流體參數(shù)、預(yù)計流量范圍、要求包括的做小直管段、允許的壓損以及其他條件等，確定流量表尺上做小直管段、允許的壓損以及其他條件等，確定流量表尺上限和差壓計上限、確定節(jié)流裝置的

38、形式和開孔直徑、確定最限和差壓計上限、確定節(jié)流裝置的形式和開孔直徑、確定最小值管段長度、選配差壓計、計算最大壓力損失、計算測量小值管段長度、選配差壓計、計算最大壓力損失、計算測量誤差或不確定度。誤差或不確定度。v詳細(xì)設(shè)計步驟參閱詳細(xì)設(shè)計步驟參閱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計手冊標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計手冊。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯44v4.3.6非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v低雷諾數(shù)用：低雷諾數(shù)用：1/4圓孔板、錐形入口孔板等。圓孔板、錐形入口孔板等。v臟污介質(zhì)用：圓缺孔板、偏心孔板等。臟污介質(zhì)用：圓缺孔板、偏心孔板等。v低壓損害用：羅洛斯管、道爾管等。低壓損害用：羅洛斯管、道爾管等。v小管徑用：小于小管徑用：

39、小于50mm節(jié)流件、整體（內(nèi)藏）式孔板等。節(jié)流件、整體（內(nèi)藏）式孔板等。v端頭節(jié)流裝置：端頭孔板、端頭噴嘴等。端頭節(jié)流裝置：端頭孔板、端頭噴嘴等。v寬范圍度節(jié)流裝置：變壓頭變面積孔板（線性孔板）。寬范圍度節(jié)流裝置：變壓頭變面積孔板（線性孔板）。v脈動流節(jié)流裝置：脈動流節(jié)流裝置：v臨界流節(jié)流裝置：臨界流節(jié)流裝置：v混相流節(jié)流裝置：混相流節(jié)流裝置：遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯454.4 浮子流量計浮子流量計v4.4.1 浮子流量計的結(jié)構(gòu)與測量原理浮子流量計的結(jié)構(gòu)與測量原理 v浮子流量計的結(jié)構(gòu)如圖所示，是由一段上浮子流量計的結(jié)構(gòu)如圖所示，是由一段上粗下細(xì)的錐形玻璃管（錐角約在粗下細(xì)的錐形玻璃管（錐角

40、約在4左右）左右）和管內(nèi)一個密度大于被測流體的固體浮子和管內(nèi)一個密度大于被測流體的固體浮子（或稱轉(zhuǎn)子）所構(gòu)成。流體自玻璃管底部（或稱轉(zhuǎn)子）所構(gòu)成。流體自玻璃管底部流入，經(jīng)過轉(zhuǎn)子和管壁之間的環(huán)隙，再從流入，經(jīng)過轉(zhuǎn)子和管壁之間的環(huán)隙，再從頂部流出。頂部流出。v管中無流體通過時，轉(zhuǎn)子沉在管底部。當(dāng)管中無流體通過時，轉(zhuǎn)子沉在管底部。當(dāng)被測流體以一定的流量流經(jīng)轉(zhuǎn)子與管壁之被測流體以一定的流量流經(jīng)轉(zhuǎn)子與管壁之間的環(huán)隙時，由于流道截面減小，流速增間的環(huán)隙時，由于流道截面減小，流速增大，壓力隨之降低，于是在轉(zhuǎn)子上、下端大，壓力隨之降低，于是在轉(zhuǎn)子上、下端面形成一個壓差，將轉(zhuǎn)子托起，使轉(zhuǎn)子上面形成一個壓差，將轉(zhuǎn)

41、子托起，使轉(zhuǎn)子上浮。隨轉(zhuǎn)子的上浮，環(huán)隙面積逐漸增大，浮。隨轉(zhuǎn)子的上浮，環(huán)隙面積逐漸增大，流速減小，壓力增加，從而使轉(zhuǎn)子兩端的流速減小，壓力增加，從而使轉(zhuǎn)子兩端的壓差降低。當(dāng)轉(zhuǎn)子上浮至某一定高度時，壓差降低。當(dāng)轉(zhuǎn)子上浮至某一定高度時，轉(zhuǎn)子兩端面壓差造成的升力恰好等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩端面壓差造成的升力恰好等于轉(zhuǎn)子的重力時，轉(zhuǎn)子不再上升，而懸浮在該高的重力時，轉(zhuǎn)子不再上升，而懸浮在該高度。轉(zhuǎn)子流量計玻璃管外表面上刻有流量度。轉(zhuǎn)子流量計玻璃管外表面上刻有流量值，根據(jù)轉(zhuǎn)子平衡時其上端平面所處的位值，根據(jù)轉(zhuǎn)子平衡時其上端平面所處的位置，即可讀取相應(yīng)的流量。置，即可讀取相應(yīng)的流量。 轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計 1錐形硬

42、玻璃管；錐形硬玻璃管；2刻度；刻度； 3突緣填函蓋板；突緣填函蓋板；4轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯46遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯47v4.4.2轉(zhuǎn)子流量計的流量方程轉(zhuǎn)子流量計的流量方程 v 轉(zhuǎn)子流量計的流量方程可根據(jù)轉(zhuǎn)子受力平衡轉(zhuǎn)子流量計的流量方程可根據(jù)轉(zhuǎn)子受力平衡導(dǎo)出。導(dǎo)出。v假設(shè)轉(zhuǎn)子位于某一高度假設(shè)轉(zhuǎn)子位于某一高度A A時，處在受力平衡態(tài)。時，處在受力平衡態(tài)。此時向上的作用力：此時向上的作用力：v向下的作用力：向下的作用力：v由于平衡，故由于平衡，故v可得：可得： v又因為環(huán)形截面積：又因為環(huán)形截面積：v一般，一般，d d0 0=d=df f，代入則得流量方程：，代入則得流量方程

43、：v因因 值很小則：值很小則：式中式中Af:轉(zhuǎn)子截面積轉(zhuǎn)子截面積Vf：轉(zhuǎn)子體積：轉(zhuǎn)子體積f：轉(zhuǎn)子密度：轉(zhuǎn)子密度：阻力系數(shù)：阻力系數(shù)：流體密度：流體密度 ：錐角：錐角：流量系數(shù)：流量系數(shù)fAvF221)(2ffgVFfffAvgV2)(2ffAgv)(21)(422fddAffffvAgVhdhq)(2)tan(tanffffvAgVdhq)(2tan遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯48v4.4.3轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)修正轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)修正v 1. 轉(zhuǎn)子流量計的標(biāo)定轉(zhuǎn)子流量計的標(biāo)定 介質(zhì)：常溫常壓下的水、空氣，介質(zhì)：常溫常壓下的水、空氣， 刻度：按換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（刻度：按換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（293K,0.

44、1013MPa)下的體積流量進(jìn)下的體積流量進(jìn)行刻度。行刻度。 當(dāng)流體種類和工作狀態(tài)與標(biāo)定時不同時，需要進(jìn)行量程估計和當(dāng)流體種類和工作狀態(tài)與標(biāo)定時不同時，需要進(jìn)行量程估計和讀數(shù)修正。讀數(shù)修正。 v 2. 2. 轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)修正轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)修正v 液體的修正公式液體的修正公式v 式中：式中：Q Q0 0流量計讀數(shù)流量計讀數(shù) Q被測流體實際流量被測流體實際流量, 0， 標(biāo)定用流體在標(biāo)定狀態(tài)下的流量系數(shù)，密度；標(biāo)定用流體在標(biāo)定狀態(tài)下的流量系數(shù)，密度； ，被測流體在工作狀態(tài)下的流量系數(shù)，密度；被測流體在工作狀態(tài)下的流量系數(shù)，密度； 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯49v氣體的修正公式氣體的修正公式v

45、 忽略粘度對流量系數(shù)的影響，忽略粘度對流量系數(shù)的影響，v 式中：式中：Q Q0 0流量計讀數(shù)流量計讀數(shù) Q Q被測流體實際流量被測流體實際流量 P P0 0，T T0 0標(biāo)定狀態(tài)的熱力學(xué)溫度、壓力標(biāo)定狀態(tài)的熱力學(xué)溫度、壓力 P P，TT工作狀態(tài)的熱力學(xué)溫度、壓力工作狀態(tài)的熱力學(xué)溫度、壓力 0 0，標(biāo)定流體和被測流體在標(biāo)定狀態(tài)（標(biāo)定流體和被測流體在標(biāo)定狀態(tài)（P P0 0，T T0 0）下的密度。下的密度。v轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)方便，流動阻力很小，測量范圍寬，量程比可達(dá)轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)方便，流動阻力很小，測量范圍寬，量程比可達(dá)1010：1 1，測量精度較高，對不同的流體適用性廣。缺點是玻璃管測量精度較高，

46、對不同的流體適用性廣。缺點是玻璃管不能經(jīng)受高溫和高壓，在安裝使用過程中玻璃容易破碎。不能經(jīng)受高溫和高壓，在安裝使用過程中玻璃容易破碎。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯50v4.4.4工作特性工作特性結(jié)論：結(jié)論：1.界限雷諾數(shù)低，適合于中小流量的界限雷諾數(shù)低，適合于中小流量的測量。測量。2.流量系數(shù)穩(wěn)定，量程比可達(dá)流量系數(shù)穩(wěn)定，量程比可達(dá)10：1。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯51v4.4.5浮子流量計的種類浮子流量計的種類v1.玻璃管浮子流量計玻璃管浮子流量計v特點：結(jié)構(gòu)簡單、刻度直觀、成本低廉、使用方便。用于常特點：結(jié)構(gòu)簡單、刻度直觀、成本低廉、使用方便。用于常溫常壓下透明介質(zhì)的測量，只能就地顯

47、示，不能遠(yuǎn)傳。溫常壓下透明介質(zhì)的測量，只能就地顯示，不能遠(yuǎn)傳。v2.金屬管轉(zhuǎn)子流量計金屬管轉(zhuǎn)子流量計金屬管轉(zhuǎn)子流量計用于高溫高壓、金屬管轉(zhuǎn)子流量計用于高溫高壓、不透明及腐蝕性介質(zhì)流量的測量。不透明及腐蝕性介質(zhì)流量的測量?？删偷仫@示也可遠(yuǎn)傳?？删偷仫@示也可遠(yuǎn)傳。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯52v4.4.6 4.4.6 轉(zhuǎn)子流量計量程的安裝與使用轉(zhuǎn)子流量計量程的安裝與使用v轉(zhuǎn)子流量計在安裝和使用時應(yīng)注意以下問題：轉(zhuǎn)子流量計在安裝和使用時應(yīng)注意以下問題：v1 1 轉(zhuǎn)子流量計必須垂直安裝，不允許有明顯的傾斜轉(zhuǎn)子流量計必須垂直安裝，不允許有明顯的傾斜（傾角要小于（傾角要小于2 2），否則會帶來測量誤差。

48、），否則會帶來測量誤差。v2 2 為了檢修方便，在轉(zhuǎn)子流量計上游應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥。為了檢修方便，在轉(zhuǎn)子流量計上游應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥。v3 3 轉(zhuǎn)子對粘污比較敏感。如果粘副有污垢則轉(zhuǎn)子的質(zhì)轉(zhuǎn)子對粘污比較敏感。如果粘副有污垢則轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、環(huán)形通道的截面積會發(fā)生變化，甚至還可能出現(xiàn)量、環(huán)形通道的截面積會發(fā)生變化，甚至還可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不能上下垂直浮動的情況，從而引起測量誤差。轉(zhuǎn)子不能上下垂直浮動的情況，從而引起測量誤差。v4 調(diào)節(jié)或控制流量不宜采用電磁閥等速開閥門，否則，調(diào)節(jié)或控制流量不宜采用電磁閥等速開閥門，否則，迅速開啟閥門，轉(zhuǎn)子就會沖到頂部，因驟然受阻失去迅速開啟閥門，轉(zhuǎn)子就會沖到頂部，因驟然受阻失去平衡而

49、將玻璃管撞破或?qū)⒉ＡмD(zhuǎn)子撞碎。平衡而將玻璃管撞破或?qū)⒉ＡмD(zhuǎn)子撞碎。 v5 5 被測流體溫度若高于被測流體溫度若高于70時，應(yīng)在流量計外側(cè)安裝時，應(yīng)在流量計外側(cè)安裝保護(hù)套，以防玻璃管因濺有冷水而驟冷破裂。國產(chǎn)保護(hù)套，以防玻璃管因濺有冷水而驟冷破裂。國產(chǎn)LZB系列轉(zhuǎn)子流量計的最高工作溫度有系列轉(zhuǎn)子流量計的最高工作溫度有120和和160兩種。兩種。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯53v例例 某氣體轉(zhuǎn)子流量計的量程范圍為某氣體轉(zhuǎn)子流量計的量程范圍為460m3/h?，F(xiàn)用?，F(xiàn)用來測量壓力為來測量壓力為60kPa（表壓）、溫度為（表壓）、溫度為50的氨氣，的氨氣，轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)應(yīng)如何校正？此時流量量程的范圍

50、轉(zhuǎn)子流量計的讀數(shù)應(yīng)如何校正？此時流量量程的范圍又為多少？（設(shè)流量系數(shù)又為多少？（設(shè)流量系數(shù)CR為常數(shù)，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闉槌?shù)，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3 kPa）遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯544.5 渦輪流量計v4.5.1渦輪流量計的渦輪流量計的構(gòu)造與原構(gòu)造與原理理 v渦輪流量計是以動量矩守恒渦輪流量計是以動量矩守恒原理為基礎(chǔ)設(shè)計的流量測量原理為基礎(chǔ)設(shè)計的流量測量儀表。儀表。v渦輪流量計由渦輪流量變送渦輪流量計由渦輪流量變送器和顯示儀表組成。渦輪流器和顯示儀表組成。渦輪流量變送器包括渦輪、導(dǎo)流器、量變送器包括渦輪、導(dǎo)流器、磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器、外殼及前磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器、外殼及前置放大器等部分，如圖所示。置放

51、大器等部分，如圖所示。 渦輪流量計結(jié)構(gòu)圖1.渦輪 2.導(dǎo)流器 3.磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器 4.外殼 5.前置放大器 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯55遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯56v1.1.渦輪流量計的工作原理：渦輪流量計的工作原理：v設(shè)渦輪葉片與渦輪軸線的夾角為設(shè)渦輪葉片與渦輪軸線的夾角為，如圖所示。葉輪平均半徑為，如圖所示。葉輪平均半徑為R R，葉柵流通面積為，葉柵流通面積為A A，R R處流體的切向速度為處流體的切向速度為v v1 1，則，則v v v1 1=2Rn=2Rnv被測流體流過葉片時的軸向平均流速為被測流體流過葉片時的軸向平均流速為v v=qv=qv v/A/Av則有則有v于是于是 v

52、當(dāng)渦輪結(jié)構(gòu)一定時，當(dāng)渦輪結(jié)構(gòu)一定時，渦輪的轉(zhuǎn)速渦輪的轉(zhuǎn)速n與被測流體的流量成正比，當(dāng)與被測流體的流量成正比，當(dāng)被測流體流經(jīng)渦輪并推動其轉(zhuǎn)動時，高導(dǎo)磁性的渦輪葉片就周期被測流體流經(jīng)渦輪并推動其轉(zhuǎn)動時，高導(dǎo)磁性的渦輪葉片就周期性地掃過磁電轉(zhuǎn)換器的永久磁鐵，使磁路的磁阻產(chǎn)生相應(yīng)的變化，性地掃過磁電轉(zhuǎn)換器的永久磁鐵，使磁路的磁阻產(chǎn)生相應(yīng)的變化，致使通過感應(yīng)線圈的磁通量也隨之發(fā)生周期性變化，從而在線圈致使通過感應(yīng)線圈的磁通量也隨之發(fā)生周期性變化，從而在線圈內(nèi)產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢，即輸出交流電脈沖信號。設(shè)渦輪葉片內(nèi)產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動勢，即輸出交流電脈沖信號。設(shè)渦輪葉片數(shù)為數(shù)為Z Z，則脈沖信號的頻率，則脈

53、沖信號的頻率f f為為 f=Zn f=Zn v則則 vqnSrvv0012tannRAqvtan2ffZRAqv1tan2為流量系數(shù)。為流量系數(shù)。它與渦輪流量變送器的結(jié)構(gòu)以及被測流體的性質(zhì)等因它與渦輪流量變送器的結(jié)構(gòu)以及被測流體的性質(zhì)等因素有關(guān)，一般通過試驗標(biāo)定的方法確定。素有關(guān)，一般通過試驗標(biāo)定的方法確定。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯57v2.關(guān)于流量系數(shù)關(guān)于流量系數(shù)的討論的討論v流量系數(shù)流量系數(shù) 并非常數(shù)，流量系數(shù)與流量的關(guān)系如圖所示。并非常數(shù)，流量系數(shù)與流量的關(guān)系如圖所示。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯58v與流量（或管道雷諾數(shù)）的關(guān)系曲線如圖所示?？梢?，儀表常數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的

54、關(guān)系曲線如圖所示?？梢?，儀表常數(shù)可分為二段，即線性段和非線性段。線性段的特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺可分為二段，即線性段和非線性段。線性段的特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻寸及流體粘性有關(guān)。在非線性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。力影響較大。v渦輪流量計的特點渦輪流量計的特點：v測量精度高，其精度可以達(dá)到測量精度高，其精度可以達(dá)到0.5級以上，在狹小范圍內(nèi)甚至可級以上，在狹小范圍內(nèi)甚至可達(dá)達(dá)0.1%，故可作為校驗，故可作為校驗1.52.5級普通流量計的標(biāo)準(zhǔn)計量儀表。級普通流量計的標(biāo)準(zhǔn)計量儀表。v二是對被測信號變化的反應(yīng)快，若被測介質(zhì)為水，渦輪流量計

55、的二是對被測信號變化的反應(yīng)快，若被測介質(zhì)為水，渦輪流量計的時間常數(shù)一般只有幾毫秒到幾十毫秒，因此特別適用于對脈動流量時間常數(shù)一般只有幾毫秒到幾十毫秒，因此特別適用于對脈動流量的測量。的測量。v 測量范圍較寬，量程比可達(dá)測量范圍較寬，量程比可達(dá)10：1。v 對被測流體清潔度要求較高；適用與溫度范圍（對被測流體清潔度要求較高；適用與溫度范圍（-20120）；）；特別是軸承的磨損市儀表的壽命受到影響。特別是軸承的磨損市儀表的壽命受到影響。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯59v渦輪流量在安裝和使用時應(yīng)注意以下問題：渦輪流量在安裝和使用時應(yīng)注意以下問題：v（1 1）渦輪流量計出廠時是在水平安裝情況下）渦輪流

56、量計出廠時是在水平安裝情況下標(biāo)定的，因此為了保證渦輪流量計的測量精度，標(biāo)定的，因此為了保證渦輪流量計的測量精度，渦輪變送器必須水平安裝，否則會引起變送器渦輪變送器必須水平安裝，否則會引起變送器的儀表常數(shù)發(fā)生變化。的儀表常數(shù)發(fā)生變化。v（2 2）因為流場變化時會使流體旋轉(zhuǎn)，改變流）因為流場變化時會使流體旋轉(zhuǎn)，改變流體和渦輪葉片的作用角度，此時，即使流量穩(wěn)體和渦輪葉片的作用角度，此時，即使流量穩(wěn)定，渦輪的轉(zhuǎn)速也會改變，所以，為了保證變定，渦輪的轉(zhuǎn)速也會改變，所以，為了保證變送器性能穩(wěn)定，除了在其內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流器外，送器性能穩(wěn)定，除了在其內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流器外，還必須在變送器前后留出一定的直管段，一般還必須

57、在變送器前后留出一定的直管段，一般入口直管段的長度為入口直管段的長度為20D20D以上，出口直管段的以上，出口直管段的長度為長度為15D15D以上。以上。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯60v（3 3）為了確保變送器葉輪正常工作，流體必）為了確保變送器葉輪正常工作，流體必須潔凈，切勿使污物、鐵屑等進(jìn)入變送器。因須潔凈，切勿使污物、鐵屑等進(jìn)入變送器。因此在使用渦輪流量計時，一般應(yīng)加裝過濾器，此在使用渦輪流量計時，一般應(yīng)加裝過濾器，網(wǎng)目大小一般為網(wǎng)目大小一般為100100孔孔/cm/cm2 2，以保持被測介質(zhì)，以保持被測介質(zhì)的凈潔，減少磨損，并防止渦輪被卡住。的凈潔，減少磨損，并防止渦輪被卡住。v（4

58、 4）渦輪流量計的一般工作點最好在儀表測）渦輪流量計的一般工作點最好在儀表測量范圍上限數(shù)值的量范圍上限數(shù)值的50%50%以上，保證流量稍有波以上，保證流量稍有波動時，工作點不至移至特性曲線下限以外的區(qū)動時，工作點不至移至特性曲線下限以外的區(qū)域。域。v（5）被測流體的流動方向須與變送器所標(biāo)箭）被測流體的流動方向須與變送器所標(biāo)箭頭方向一致。頭方向一致。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯61家用水表簡介家用水表簡介遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯624.6電磁流量計電磁流量計v4.5.14.5.1工作原理工作原理v當(dāng)液體在磁場中運動時，當(dāng)液體在磁場中運動時，根據(jù)法拉第定律產(chǎn)生感應(yīng)根據(jù)法拉第定律產(chǎn)生感應(yīng)電動勢

59、。如果磁場垂直于電動勢。如果磁場垂直于流動液體的電絕緣管道，流動液體的電絕緣管道，而液體的電導(dǎo)率又不太低，而液體的電導(dǎo)率又不太低，則裝在管壁上的兩個電極則裝在管壁上的兩個電極之間可測量到一個電壓，之間可測量到一個電壓，這電壓同磁通量密度、液這電壓同磁通量密度、液體的平均流速以及兩個電體的平均流速以及兩個電極之間的距離成正比。這極之間的距離成正比。這樣，就可以測得液體的流樣，就可以測得液體的流速，進(jìn)而測得液體的流量。速，進(jìn)而測得液體的流量。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯63遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯64v根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電壓強度可用根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電壓強度可用下面的簡式

60、表達(dá)：下面的簡式表達(dá)：v U UABAB=kBDv =kBDv vB B磁通密度；磁通密度；vD D測量管內(nèi)徑；測量管內(nèi)徑；vE E流量信號（電動勢）；流量信號（電動勢）；vV V液體平均軸向流速；液體平均軸向流速；vk-k-常數(shù)。常數(shù)。v在圓形管道中，體積流量是：在圓形管道中，體積流量是：ABvUBDkq4遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯65v4.5.2組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)v如圖所示。如圖所示。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯66適用于適用于10mm以下管徑以下管徑適用于適用于10100mm管徑管徑適用于適用于100mm以上管徑以上管徑遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯671直流勵磁直流勵磁 直流勵碰方式用直