第章流量測量技術

1、整理ppt2第八章第八章 導言導言 在工農業(yè)生產和科學研究試驗中，流量都是一個很重要的在工農業(yè)生產和科學研究試驗中，流量都是一個很重要的參數。例如，在石油化工生產過程自動檢測和控制中、對物料參數。例如，在石油化工生產過程自動檢測和控制中、對物料總量的計量、能源管理和經濟核算等。總量的計量、能源管理和經濟核算等。 流量檢測儀表是發(fā)展生產、節(jié)約能源、提高經濟效益和管流量檢測儀表是發(fā)展生產、節(jié)約能源、提高經濟效益和管理水平的重要工具。理水平的重要工具。3第八章第八章 導言導言 大型化工企業(yè)中，流量是控制工藝大型化工企業(yè)中，流量是控制工藝過程和保證產品質量的關鍵因素。過程和保證產品質量的關鍵因素。4第

2、八章第八章 流量測量技術流量測量技術8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計8.3 8.3 流量標準裝置流量標準裝置8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計流量和流量計流量和流量計1流體的物理性質與管流基礎知識流體的物理性質與管流基礎知識2流量測量方法與流量儀表的分類流量測量方法與流量儀表的分類358.1 8.1 流量和流量計流量和流量計v8.1.1 流量和流量計流量和流量計 流量定義流量定義：單位時間內單位時間內流體流體(氣體、液體或固體顆粒等氣體、液體或固體顆粒等)流經管道或設備某處橫截面的數量流經管道或設備某處橫截面的數量(瞬時流量瞬時流量)。 體

3、積流量體積流量：單位時間里通過橫截面的流體體積。單位時間里通過橫截面的流體體積。 質量流量質量流量：單位時間里通過橫截面的流體質量。單位時間里通過橫截面的流體質量。AudtdVtVqtv0limAudtdMtMqtm0lim6體積流量體積流量質量流量質量流量8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計AdAuAquAv7平均流速平均流速累積流量累積流量vmqAuqdtqQtvvdtqQtmm體積流量和質量流量關系體積流量和質量流量關系8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計v8.1.2 8.1.2 流體的物理性質與管流基礎知識流體的物理性質與管流基礎知識 1 1、流體密度、流體密度：單位體積流體所

4、具有的質量單位體積流體所具有的質量 2 2、流體粘度、流體粘度：表示流體粘滯性的參數，反應對流體表示流體粘滯性的參數，反應對流體 運動的阻礙程度。運動的阻礙程度。 牛頓粘性定律牛頓粘性定律8dydvAF牛頓流體牛頓流體非牛頓流體非牛頓流體8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計 3 3、流體的壓縮系數和膨脹系數、流體的壓縮系數和膨脹系數 流體的流體的壓縮性：壓縮性：在一定的溫度下，流體體積隨壓力增在一定的溫度下，流體體積隨壓力增 大而縮小的特性大而縮小的特性 流體的流體的膨脹性：膨脹性：在一定壓力下，流體的體積隨溫度升在一定壓力下，流體的體積隨溫度升 高而增大的特性高而增大的特性 壓縮系數：壓

5、縮系數： 膨脹系數：膨脹系數：PVVk19TVV18.1 8.1 流量和流量計流量和流量計 4 4、管流類型：、管流類型：流體充滿管道截面的流動狀態(tài)類型流體充滿管道截面的流動狀態(tài)類型 單項流和多相流；可壓縮和不可壓縮流體；單項流和多相流；可壓縮和不可壓縮流體； 穩(wěn)定流和不穩(wěn)定流；層流與紊流。穩(wěn)定流和不穩(wěn)定流；層流與紊流。 5 5、雷諾系數：、雷諾系數：流動的流動的慣性力慣性力與與粘滯力粘滯力之比。之比。ReD 判別流體狀態(tài)的準則判別流體狀態(tài)的準則 管內流體是層流（管內流體是層流（ReD 2320）108.1 8.1 流量和流量計流量和流量計 6 6、流速分布與平均流速、流速分布與平均流速 流速

6、隨流經位置不同而不同；流速隨流經位置不同而不同； 圓形截面管內流體圓形截面管內流體 1 1）層流狀態(tài)時：）層流狀態(tài)時： 2 2）紊流狀態(tài)時：）紊流狀態(tài)時：2max1Rruuxx11nxxRruu/1max1圓管內的流速分布圓管內的流速分布8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計 7 7、流體流動的連續(xù)性方程和伯努利方程、流體流動的連續(xù)性方程和伯努利方程 （1 1）連續(xù)性方程）連續(xù)性方程 任取一管段，設截面任取一管段，設截面、截面、截面處的面積、流體密處的面積、流體密度和截面上流體的平均流速分別為度和截面上流體的平均流速分別為A1、1、1和和A2、2、2。 則：則： 1*1*A1 = 2*2*A

7、2128.1 8.1 流量和流量計流量和流量計 （2 2）伯努利方程）伯努利方程 任取一管段，截面任取一管段，截面、截面、截面處有：處有：132222222111upgZupgZg：重力加速度；：重力加速度； Z1、Z2：截面：截面和和相對基準線的高度；相對基準線的高度；P1、P2：截面：截面和和上流體的靜壓力；上流體的靜壓力；1、2：截面：截面和和上流體的平均流速。上流體的平均流速。8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計14動能動能壓力能壓力能勢能勢能+流體能流體能8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計15h1h21v2v1p2p8.1 8.1 流量和流量計流量和流量計 實際流體在流動過

8、程中，存在能量損耗，則實際流體的實際流體在流動過程中，存在能量損耗，則實際流體的伯努利方程為：伯努利方程為：16wghupgZupgZ22222221118.1 8.1 流量和流量計流量和流量計v8.1.3 流量測量方法與流量儀表的分類流量測量方法與流量儀表的分類v1、流量測量方法、流量測量方法 利用伯努利方程，通過測量流體差壓信號來反映流量利用伯努利方程，通過測量流體差壓信號來反映流量的的差壓式流量測量法差壓式流量測量法； 通過測量流體流速獲得流量的通過測量流體流速獲得流量的速度式流量測量法速度式流量測量法； 利用標準小容積來連續(xù)測量流量的利用標準小容積來連續(xù)測量流量的容積式測量容積式測量；

9、 以測量流體質量流量為目的的以測量流體質量流量為目的的質量流量測量法質量流量測量法。178.1 8.1 流量和流量計流量和流量計v2、流量儀表的主要技術參數、流量儀表的主要技術參數 流量范圍；流量范圍； 量程和量程比；量程和量程比； 允許誤差和精度等級；允許誤差和精度等級； 壓力損失。壓力損失。188.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表差壓式流量計差壓式流量計1容積式流量計容積式流量計2速度流量計速度流量計319質量流量計質量流量計48.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v8.2.1 差壓式流量計差壓式流量計基本原理基本原理：基于流體在通過設置于流通管道：基于流體在通過設置于流通管道上的流

10、動阻力件時產生的上的流動阻力件時產生的壓力差壓力差與與流體流量流體流量之間的之間的確定關系，通過測量差壓值求得流體流量確定關系，通過測量差壓值求得流體流量。208.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v1、節(jié)流式流量計、節(jié)流式流量計211-1-節(jié)流元件節(jié)流元件 2-2-引壓管路引壓管路3-3-三閥組三閥組 4-4-差壓計差壓計 結構簡單，使用壽命長，適應性廣結構簡單，使用壽命長，適應性廣安裝要求嚴格，精度不高安裝要求嚴格，精度不高 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表228.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （1 1）測量原理及流量方程）測量原理及流量方程基本原理基本原理：流體流動的

11、連續(xù)性：流體流動的連續(xù)性 方程和伯努利方程方程和伯努利方程23流體流經節(jié)流件時壓力和流速變化流體流經節(jié)流件時壓力和流速變化2222222111upup222222221111upgZupgZ2 2221144duDu222111AuAu(1)(2)8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表2421422/11ppDdu21242224/11ppdDdAuqv質量流量：質量流量：21242224/11ppdDdAuqm體積流量：體積流量：不可壓縮流體不可壓縮流體8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表pdpdCqv2424122425修正后質量流量：修正后質量流量：修正后體積流量：修正后體積流量：

12、pdpdCqm24241224式中：式中： Dd /流出系數流出系數C C只能通過實驗確定，可查表求得。只能通過實驗確定，可查表求得。 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表26通用質量流量：通用質量流量：通用體積流量：通用體積流量：pdqv242pdqm242考慮到可壓縮流體在節(jié)流過程中流體密度變化考慮到可壓縮流體在節(jié)流過程中流體密度變化 1 1 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （2 2）節(jié)流裝置）節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置；非標準節(jié)流裝置標準節(jié)流裝置；非標準節(jié)流裝置v 標準節(jié)流裝置的適用條件標準節(jié)流裝置的適用條件 流體必須是牛頓流體，在物理學和熱力學上是均勻的、流體必須是牛頓流體，

13、在物理學和熱力學上是均勻的、單相的，或者可認為是單相的流體單相的，或者可認為是單相的流體 。 流體必須充滿管道和節(jié)流裝置且連續(xù)流動，流經節(jié)流件流體必須充滿管道和節(jié)流裝置且連續(xù)流動，流經節(jié)流件前流動應達到充分紊流，流束平行于管道軸線且無旋轉前流動應達到充分紊流，流束平行于管道軸線且無旋轉，流經節(jié)流件時不發(fā)生相變。，流經節(jié)流件時不發(fā)生相變。流動是穩(wěn)定的或隨時間緩變的。流動是穩(wěn)定的或隨時間緩變的。278.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 標準節(jié)流元件的結構形式標準節(jié)流元件的結構形式v 標準孔板，標準噴嘴和文丘里管標準孔板，標準噴嘴和文丘里管288.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表29標準孔

14、板標準孔板 簡單，加工方便，價格便宜簡單，加工方便，價格便宜測量精度低，適用于潔凈流測量精度低，適用于潔凈流體介質，易變性體介質，易變性8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表30結構復雜，價格高結構復雜，價格高測量精度高，壽命長，能測量污垢介質測量精度高，壽命長，能測量污垢介質8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表31尺寸大，笨重，成本高尺寸大，笨重，成本高測量精度高，能測量污垢介質測量精度高，能測量污垢介質8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 節(jié)流裝置的取壓方式節(jié)流裝置的取壓方式v 理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓、損失取壓理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓、損失取壓32

15、節(jié)流裝置的取壓方式節(jié)流裝置的取壓方式8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 測量管道條件測量管道條件 測量管道截面應為測量管道截面應為圓形圓形 節(jié)流件及取壓裝置安裝在兩圓形節(jié)流件及取壓裝置安裝在兩圓形直管之間直管之間 節(jié)流件附近管道的節(jié)流件附近管道的圓度圓度應符合標準中的具體規(guī)定應符合標準中的具體規(guī)定 滿足直管段的滿足直管段的最小長度最小長度要求要求338.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 非標準節(jié)流裝置非標準節(jié)流裝置348.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （3 3）標準節(jié)流裝置的計算）標準節(jié)流裝置的計算v流量計算流量計算根據測得的差壓值計算被測介質流量。根據測得的差壓值計算

16、被測介質流量。v設計節(jié)流裝置設計節(jié)流裝置根據已知條件以及限制要求設計標準根據已知條件以及限制要求設計標準節(jié)流裝置節(jié)流裝置v （4 4）差壓計）差壓計 工業(yè)生產中大多數采用差壓變送器工業(yè)生產中大多數采用差壓變送器 358.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v2、皮托管流量計、皮托管流量計 彎成直角的雙層空心復合管，帶有多個取壓孔，能同時彎成直角的雙層空心復合管，帶有多個取壓孔，能同時測量流體總壓和靜壓。測量流體總壓和靜壓。36皮托管結構皮托管結構 總壓和靜壓之差和被總壓和靜壓之差和被測流體的流速有關系測流體的流速有關系 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表 頭部迎流方向開有小孔頭部迎流方向

17、開有小孔A A，距頭部一定距離處開有若干，距頭部一定距離處開有若干垂直于流體流向的靜壓孔垂直于流體流向的靜壓孔B B，各孔所測靜壓在均壓室均壓后，各孔所測靜壓在均壓室均壓后輸出。輸出。37皮托管測量原理皮托管測量原理 對于不可壓縮無粘性流體的對于不可壓縮無粘性流體的穩(wěn)定流動，駐點處流速為：穩(wěn)定流動，駐點處流速為：pppu2218.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表 對于一般流體，對于一般流體， 存在存在壓縮修正系數壓縮修正系數 ，并通過實驗獲得，并通過實驗獲得皮托管修正系數皮托管修正系數 ：38pu21多點測量多點測量 平均流速平均流速 流量流量8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表39

18、壓損小，價格低，適用中大管徑測量，潔凈空間和空壓損小，價格低，適用中大管徑測量，潔凈空間和空氣處理領域，可測溫度較高的氣體、有顆粒的氣體，氣處理領域，可測溫度較高的氣體、有顆粒的氣體，可測較高風速?？蓽y較高風速。 靜壓可達靜壓可達6bar6bar，溫度最高可到溫度最高可到650650800800，精度精度0.5%0.5% 測量風速和風量時能保證測量風速和風量時能保證2%2%精度。精度。 受流速分布影響大，計算復雜，難以實現在線測量。受流速分布影響大，計算復雜，難以實現在線測量。8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表40 L L型皮托管型皮托管 CLYCLY系列皮托管系列皮托管 8.2 8.2

19、 流量測量儀表流量測量儀表v 3 3、均速管流量計、均速管流量計 橫跨管道的橫跨管道的中空多孔中空多孔金屬管，測量原理與皮托管相同金屬管，測量原理與皮托管相同； 直接測量平均流速，精度高，測量簡單直接測量平均流速，精度高，測量簡單pAqv2418.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表42 結構簡單，便于安裝，價格便宜；結構簡單，便于安裝，價格便宜； 準確度和穩(wěn)定性好；準確度和穩(wěn)定性好； 適用于液體，氣體和蒸汽等多種流體以及高溫高壓介適用于液體，氣體和蒸汽等多種流體以及高溫高壓介質的流量測量。質的流量測量。 差壓信號較低；差壓信號較低； 不適合臟污，有沉淀物的流體；不適合臟污，有沉淀物的流體；優(yōu)

20、點優(yōu)點缺點缺點8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表43一體化智能均速管質量流量計一體化智能均速管質量流量計 均速管質量流量計均速管質量流量計 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 4 4、轉子流量計（恒壓降變截面流量計）、轉子流量計（恒壓降變截面流量計） 節(jié)流元件前后差壓不變，面積變化節(jié)流元件前后差壓不變，面積變化44轉子流量計測量原理轉子流量計測量原理1 1、從下向上逐漸擴大的錐形管；從下向上逐漸擴大的錐形管；2 2、置于錐形管中且可以沿管的中心線上置于錐形管中且可以沿管的中心線上 下自由移動的轉子下自由移動的轉子 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表458.2 8.2 流量測

21、量儀表流量測量儀表46轉子流量計測量原理轉子流量計測量原理ffffVAgVhDq)(2tan流量與轉子的高度流量與轉子的高度h h成近似線性關系成近似線性關系8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表478.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表48轉子流量計結構轉子流量計結構: : 玻璃管轉子流量計玻璃管轉子流量計 金屬管轉子流量計金屬管轉子流量計玻璃轉子流量計玻璃轉子流量計 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表498.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表50塑管轉子流量計塑管轉子流量計 分流式轉子流量計分流式轉子流量計 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表51v 轉子流量計的刻度轉換轉

22、子流量計的刻度轉換 空氣空氣 - - 氣體流量標定氣體流量標定； 水水 - - 液體流量標定液體流量標定； 測量流量時候，需要按照實際被測介質的密度、溫度測量流量時候，需要按照實際被測介質的密度、溫度、壓力等參數進行刻度修正、壓力等參數進行刻度修正)() (ffvvqqTTppqqvv 液體介質液體介質 氣體介質氣體介質 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 5 5、靶式流量計、靶式流量計 適用于測量高粘度、低雷適用于測量高粘度、低雷諾數的流量測量，如測量重油、諾數的流量測量，如測量重油、瀝青、含固體顆粒的漿液及腐蝕瀝青、含固體顆粒的漿液及腐蝕性介質的流量。性介質的流量。 52 靶式流量

23、計靶式流量計靶的受力靶的受力 流速流速8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表53BAukF22FddDkuAqv2122流體對靶的作用力：流體對靶的作用力： 管道直徑為管道直徑為D，靶直徑為，靶直徑為d，環(huán)隙通道面積為，環(huán)隙通道面積為A，則流體體積流量：則流體體積流量： 設：設： k1DdFDqv21(）則：則： 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表54數顯靶式流量計數顯靶式流量計 LKBLKB靶式流量計靶式流量計 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表55 結構簡單，便于安裝；結構簡單，便于安裝； 壓力損失?。粔毫p失小； 適用于測量含固體顆粒和粘性較大的流體適用于測量含固體顆粒和粘

24、性較大的流體 安裝時候需要必要的直管段；安裝時候需要必要的直管段；優(yōu)點優(yōu)點缺點缺點8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 6 6、彎道流量計、彎道流量計 可用于任何工藝管道流量測量可用于任何工藝管道流量測量 彎管離心力彎管離心力 外側壁壓力外側壁壓力， 內側壁壓力內側壁壓力 壓差壓差 流量流量 56實用計算公式：實用計算公式：XXXXpDqv1)1() 1(242228.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表57 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v8.2.2 容積式流量計容積式流量計 基本原理基本原理：機械測量元件：機械測量元件分隔成固定容積排出分隔成固定容積排出計數計數 優(yōu)點優(yōu)點：

25、測量精度高，量程比寬，對直管段無要求，適合：測量精度高，量程比寬，對直管段無要求，適合 高粘度介質測量高粘度介質測量 缺點缺點：對被測流體中的污物較為敏感，且較為笨重：對被測流體中的污物較為敏感，且較為笨重 橢圓齒輪流量計，腰輪流量計，和刮板流量計等橢圓齒輪流量計，腰輪流量計，和刮板流量計等588.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 1 1、橢圓齒輪橢圓齒輪流量計流量計 59橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表608.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表 橢圓齒輪每旋轉一周，流量計將排出橢圓齒輪每旋轉一周，流量計將排出4 4個半月形個半月形( (測量室測量室

26、) )體積的流體（體積的流體（4V） 累積流量累積流量： Q = 4NV N：轉數：轉數 單位時間內的流量單位時間內的流量： qV = 4nv n：轉速：轉速618.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表628.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 2 2、腰輪腰輪流量計流量計 腰輪流量計又稱腰輪流量計又稱羅茨流量計。羅茨流量計。 轉動過程中兩腰輪不直接接觸而保持微小的間隙。轉動過程中兩腰輪不直接接觸而保持微小的間隙。 具有運行磨損小，穩(wěn)定性高優(yōu)點具有運行磨損小，穩(wěn)定性高優(yōu)點638.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表648.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 3 3、刮板式刮板式流量計流

27、量計 優(yōu)點優(yōu)點：精度高，適用于含有機械雜質的流體：精度高，適用于含有機械雜質的流體 缺點缺點：結構復雜，成本高：結構復雜，成本高65轉子的轉速和流速有關系，需轉子的轉速和流速有關系，需要進行調整要進行調整8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 4 4、伺服式容積伺服式容積流量計流量計 間隙和壓差容易產生測量誤差間隙和壓差容易產生測量誤差 是目前解決微小流量測量的最好是目前解決微小流量測量的最好儀表之一。儀表之一。66伺服電機伺服電機轉動的快慢，隨流體入、出轉動的快慢，隨流體入、出口壓力差的大小而改變。口壓力差的大小而改變。8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v8.2.3 8.2.3 速

28、度式流量計速度式流量計 基本原理基本原理：通過測量管道內流體流動速度來測量流量：通過測量管道內流體流動速度來測量流量67AudtdVtVqtv0lim要求要求：流量計前后必須有足夠長的直管段或加裝整流器，：流量計前后必須有足夠長的直管段或加裝整流器， 使得流速穩(wěn)定使得流速穩(wěn)定8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 1 1、渦輪渦輪流量計流量計v （1 1）工作原理與結構）工作原理與結構 在在定范圍內，渦輪的轉速與流體的平均流速成正比。定范圍內，渦輪的轉速與流體的平均流速成正比。68除了磁電轉換方式，還除了磁電轉換方式，還可以用光電元件，霍爾可以用光電元件，霍爾元件等方式進行轉速測元件等方式

29、進行轉速測量。量。8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （2 2）流量方程）流量方程 69葉片的切向速度：葉片的切向速度：utgusRusRutgn22渦輪轉速渦輪轉速8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表70磁電轉換器所產生的脈沖頻率磁電轉換器所產生的脈沖頻率：ZRutgnZf2ZZ渦輪葉片的數目渦輪葉片的數目 體積流量方程：體積流量方程：單位體積流量通過磁電轉換器所輸出的脈沖數單位體積流量通過磁電轉換器所輸出的脈沖數ffZtgRAuAqv2流量轉換系數與流量轉換系數與流量的關系圖流量的關系圖 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （2 2）渦輪流量計的特點和使用）渦輪流量計的

30、特點和使用v 優(yōu)點：優(yōu)點： 測量精度高，復現性和穩(wěn)定性好；測量精度高，復現性和穩(wěn)定性好； 量程范圍寬，量程比可達量程范圍寬，量程比可達(10(1020):1,20):1,刻度線性；刻度線性； 耐高壓，壓力損失較小；耐高壓，壓力損失較小； 對流量變化反應迅速，可測脈動流量；對流量變化反應迅速，可測脈動流量； 抗干擾能力強，信號便于遠傳及與計算機相連。抗干擾能力強，信號便于遠傳及與計算機相連。v 缺點：缺點： 制造困難，軸承易磨損，壽命低成本高。制造困難，軸承易磨損，壽命低成本高。v 適用場合：適用場合：測量精度要求高、流量變化快的場合，還用作標定其他流量的標測量精度要求高、流量變化快的場合，還用

31、作標定其他流量的標準儀表。準儀表。718.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表728.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 2 2、渦街渦街流量計流量計v （1 1）工作原理）工作原理 在流動的流體中放置一根在流動的流體中放置一根非流線型柱形體非流線型柱形體( (如三角柱、圓如三角柱、圓柱等柱等) )，稱之為，稱之為漩渦發(fā)生體漩渦發(fā)生體。當流體沿漩渦發(fā)生體繞流時，會。當流體沿漩渦發(fā)生體繞流時，會在漩渦發(fā)生體下游產生如圖所示在漩渦發(fā)生體下游產生如圖所示不對稱但有規(guī)律的交替漩渦不對稱但有規(guī)律的交替漩渦列列，這就是所謂的，這就是所謂的卡門渦街卡門渦街。738.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表7

32、48.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表 馮馮. .卡門卡門對渦街的穩(wěn)定條件進行了研究，于對渦街的穩(wěn)定條件進行了研究，于19111911年得到年得到結論：結論： 只有當兩漩渦列之間的距離只有當兩漩渦列之間的距離H H和同列的兩漩渦之間的距和同列的兩漩渦之間的距離離L L之比滿足下面的關系時，所產生的渦街才是穩(wěn)定的。之比滿足下面的關系時，所產生的渦街才是穩(wěn)定的。750.281HL8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表 實驗證明：實驗證明：在一定的雷偌數范圍內，每一列漩渦產生的在一定的雷偌數范圍內，每一列漩渦產生的頻率頻率 f 與漩渦發(fā)生體的形狀和流體流速與漩渦發(fā)生體的形狀和流體流速 u 有確

33、定的關系。有確定的關系。duSft76則體積流量為：則體積流量為：DdSfdDuAqtv25. 1142 每一列漩渦產生的頻率每一列漩渦產生的頻率； uu流體流速流體流速； dd直徑漩渦發(fā)生體的特征尺寸直徑漩渦發(fā)生體的特征尺寸； StSt斯特羅哈爾數斯特羅哈爾數； DD管道內徑管道內徑；AA在漩渦發(fā)生體處的流通截面積在漩渦發(fā)生體處的流通截面積。 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （2 2）漩渦頻率的測量）漩渦頻率的測量 流體在下側產生漩渦，下側壓力流體在下側產生漩渦，下側壓力 上側壓力上側壓力 流體在上側產生漩渦，上側壓力流體在上側產生漩渦，上側壓力 下側壓力下側壓力 交替壓力變化交

34、替壓力變化 流體脈動流動流體脈動流動 電阻絲交替冷卻電阻絲交替冷卻 阻值改變阻值改變 脈沖信號脈沖信號77圓柱體渦街檢測圓柱體渦街檢測器原理圖器原理圖 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表 流體在下側產生漩渦，下側壓力流體在下側產生漩渦，下側壓力 上側壓力上側壓力 流體在上側產生漩渦，上側壓力流體在上側產生漩渦，上側壓力 下側壓力下側壓力 交替壓力變化交替壓力變化 流體脈動流動流體脈動流動 電阻交替冷卻電阻交替冷卻 阻值改變阻值改變 橋路電壓改變橋路電壓改變78三角柱體渦街檢三角柱體渦街檢測器原理圖測器原理圖 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （3 3）渦街流量計的特點）渦街流量

35、計的特點v 優(yōu)點：優(yōu)點： 測量精度較高；量程比寬，可達測量精度較高；量程比寬，可達30:130:1； 使用壽命長，壓力損失小，安裝與維護比較方便；使用壽命長，壓力損失小，安裝與維護比較方便； 測量幾乎不受流體參數變化的影響；測量幾乎不受流體參數變化的影響； 易與數字儀表或計算機接口，對氣體、液體和蒸汽介質均適用。易與數字儀表或計算機接口，對氣體、液體和蒸汽介質均適用。v 缺點：缺點： 流體流速分布情況和脈動情況將影響測量準確度；流體流速分布情況和脈動情況將影響測量準確度；流量計前后有足夠長的直管段。流量計前后有足夠長的直管段。798.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表808.2 8.2 流量

36、測量儀表流量測量儀表v 3 3、電磁電磁流量計流量計v （1 1）工作原理）工作原理 基本原理基本原理：法拉第電磁感應定律，導體作切割磁力線運：法拉第電磁感應定律，導體作切割磁力線運動時會感應電勢。動時會感應電勢。81測量導電流體測量導電流體8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表 導電液體在內徑為導電液體在內徑為D，磁場強度為磁場強度為B的導管內以平均速度的導管內以平均速度u流動時，產生的感應電動勢為：流動時，產生的感應電動勢為：kEEBDuDqv441282BDuE 基本條件：基本條件： 均勻磁場；非導磁管道；流速軸對稱分布；流體電導率均勻均勻磁場；非導磁管道；流速軸對稱分布；流體電導率均

37、勻8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表83電磁流量計的結構電磁流量計的結構8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表848.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （2 2）電磁流量計的特點）電磁流量計的特點v 優(yōu)點：優(yōu)點： 適用于含有顆粒、懸浮物等流體，以及腐蝕性介質；適用于含有顆粒、懸浮物等流體，以及腐蝕性介質； 流量測量范圍大，測量精度為流量測量范圍大，測量精度為0.5-1.50.5-1.5級；級； 對直管段要求不高；對直管段要求不高； 電磁流量計的輸出與流量呈線性關系。電磁流量計的輸出與流量呈線性關系。 反應迅速，可以測量脈動流量。反應迅速，可以測量脈動流量。v 缺點：缺點： 被測介

38、質必須是導電的液體；被測介質必須是導電的液體； 結構較復雜，成本較高；結構較復雜，成本較高；流速測量下限有一定限度，工作壓力受到限制。流速測量下限有一定限度，工作壓力受到限制。858.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v 4 4、超聲超聲流量計流量計 基本原理基本原理：流速不同會使超聲波在流體中傳播的速度發(fā)：流速不同會使超聲波在流體中傳播的速度發(fā)生變化，通過分析計算改變的超聲波信號，可以檢測到流體生變化，通過分析計算改變的超聲波信號，可以檢測到流體的流速，進而可以得到流量值。的流速，進而可以得到流量值。86主要介紹主要介紹傳播速度差法傳播速度差法和和多普勒法多普勒法8.2 8.2 流量測量儀

39、表流量測量儀表v （1 1）傳播速度法測量原理）傳播速度法測量原理ucLt187 通過測量通過測量超聲波脈沖超聲波脈沖在順流和逆流傳播過程中的在順流和逆流傳播過程中的速度之差速度之差來得到到被測流體的流速。來得到到被測流體的流速。tLcu222122cLutttucLt2 時差法時差法8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表011t022ttft21288 將時間差轉換為超聲波傳播的相位差將時間差轉換為超聲波傳播的相位差 相差法相差法超聲波脈沖：超聲波脈沖： s(t) = Asin(t+0 )fLcLctLcu4222228.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表89測量順流和逆流時超聲脈沖的循

40、環(huán)頻率差測量順流和逆流時超聲脈沖的循環(huán)頻率差 頻差法頻差法fLu2Luctf111順流時：順流時：Luctf221逆流時：逆流時：Lufff221脈沖循環(huán)頻差：脈沖循環(huán)頻差：8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表90 上述測量獲得的流速上述測量獲得的流速u是超聲波傳播途徑上的平均流速，是超聲波傳播途徑上的平均流速，與截面平均流速與截面平均流速是不相同的。是不相同的。 流量方程流量方程層流時：層流時：紊流時：紊流時：_34uu uDqv24_uku 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （2 2）多普勒法測量原理）多普勒法測量原理91 多普勒效應多普勒效應 從發(fā)射晶體從發(fā)射晶體T T發(fā)射

41、的發(fā)射的超聲波束遇到流體中運動超聲波束遇到流體中運動著顆粒或氣泡，再反射回著顆粒或氣泡，再反射回來由接收晶體來由接收晶體R R接收。接收。 發(fā)射信號與接收信號發(fā)射信號與接收信號的的多普勒頻率偏移與流體多普勒頻率偏移與流體流速成正比。流速成正比。可以用于兩相流測量可以用于兩相流測量dffcucos218.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v （3 3）超聲波流量計的特點與應用）超聲波流量計的特點與應用v 優(yōu)點優(yōu)點 流體中不插入任何元件，對流速無影響，也沒有壓力損失流體中不插入任何元件，對流速無影響，也沒有壓力損失 用于任何液體，也能測量氣體的流量用于任何液體，也能測量氣體的流量 非接觸式儀表，

42、適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量非接觸式儀表，適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量 量程比較寬量程比較寬 輸出與流量之間呈線性輸出與流量之間呈線性v 缺點缺點 只能用于測量只能用于測量200200以下的流體以下的流體 需要一定長度的直管段需要一定長度的直管段 結構復雜，成本較高結構復雜，成本較高928.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表938.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表v8.2.4 質量式流量計質量式流量計941. 1. 在工業(yè)生產中，由于物料平衡，熱平衡以及儲存、在工業(yè)生產中，由于物料平衡，熱平衡以及儲存、經濟核算等所需要的都是質量，并非體積；經濟核算等所需要的都是質量，并非體積；2. 2. 在測量工作中，常需將測出的體積流量，乘以密在測量工作中，常需將測出的體積流量，乘以密度換算成質量流量，設備復雜，測量耗時；度換算成質量流量，設備復雜，測量耗時；3. 3. 密度隨溫度、壓力而變化，在溫度、壓力變化比密度隨溫度、壓力而變化，在溫度、壓力變化比較頻繁的情況下，難以達到測量的目的。較頻繁的情況下，難以達到測量的目的。 用質量流量計來直接測量質量流量，則無需再進用質量流量計來直接測量質量流量，則無需再進行上述人工換算。行上述人工換算。 8.2 8.2 流量測量儀表流量測量儀表95 1 1、