《流量量測》PPT課件

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1、第6章　流量量測6-1差壓式流量計(jì)6-2變面積式流量計(jì)6-3電磁流量計(jì)6-4超音波流量計(jì)6-5渦輪式流量計(jì)(Turbine)6-6容積式流量計(jì)流量之量測不論在工業(yè)界或是一般應(yīng)用上，均佔(zhàn)有相當(dāng)?shù)闹匾浴Ａ髁考词橇黧w（包括液、氣體）在每一單位時(shí)間內(nèi)通過某一斷面的容積（體積）。如每分鐘流過10立方公尺的水，或每分鐘流過10立方呎的蒸汽，或每小時(shí)流過100立方公尺的蒸汽均稱之為流量。流量儀器不像溫度、壓力或位準(zhǔn)等類儀器,只要在量測範(fàn)圍以內(nèi),大多數(shù)可任意使用，而必須考慮流體之許多物理特性：1.流體之壓力：即流體單位面積所

2、受之力。2.流體的密度：即是流體單位體積之重量。3.流體的粘度：流體的粘度為其對流體的阻力。例如柏油的粘度比水大，而水的粘度比氣體大。粘度的單位稱為分泊(Centi-Poise)。水的粘度在68℉時(shí)為１百分泊，煤油的粘度在68℉時(shí)為200分泊。溫度與粘度有其密切的關(guān)係；當(dāng)液體溫度上升時(shí)其粘度減小。4.流體之速度：即流體在管路中流動(dòng)的快慢。流體流動(dòng)之速度平均時(shí)，叫做層流(LaminarFlow)。此表示流體為分層流動(dòng)，最快流動(dòng)層為在管路中心，而慢流動(dòng)層則在靠近管壁。速度加大時(shí)，流體的流動(dòng)即變?yōu)閿_流(Turbule

3、ntFlow)，分層則不存在，而流體流動(dòng)的速度則更為一致。5.雷諾數(shù)(ReynoldsNumber)：流體的流動(dòng)特性,可用雷諾數(shù)來表示。雷諾數(shù)即等於流體的平均速度*流體密度*流體輸送管之內(nèi)徑／粘度。如寫成方程式如下：式中R：雷諾數(shù)W：流動(dòng)之密度V：流動(dòng)之平均速度U：流體的粘度D：管子內(nèi)徑流體之雷諾數(shù)如小於2,300時(shí)，流體的流動(dòng)為層流；大於4000時(shí)為擾流。如果雷諾數(shù)在上述兩值之間，流動(dòng)特性為不可預(yù)測。但在一般工業(yè)應(yīng)用上，其流體的流動(dòng)多為擾流。假使所要測量之流量不需要很準(zhǔn)確，則可以不考慮雷諾數(shù)。如對流量測量變數(shù)

4、要求較高，則必要利用雷諾數(shù)修正之。常見的流量計(jì)有：1.差壓式流量計(jì)?流孔板(Orifice)?文氏管(Venturitube)?流嘴(FlowNozzle)2.面積式流量計(jì)(Variablearea)3.電磁流量計(jì)(Magnetic)4.渦輪式流量計(jì)(Turbine)5.超音波流量計(jì)6.容積式流量計(jì)6-1差壓式流量計(jì)差壓式流量計(jì)的使用已經(jīng)有一段很長的時(shí)間，其動(dòng)作原理是利用阻流設(shè)備（如流孔板、文氏管等）造成差壓，然後再用相關(guān)的定理導(dǎo)出流量。若流體流動(dòng)時(shí)不計(jì)摩擦損失，則柏努利方程式(Bernoull’sequa

5、tion)指出沿著同一流線流動(dòng)的流體，其動(dòng)能、位能、壓能三項(xiàng)的總和永遠(yuǎn)不變，可以用下列式子表示：(6-1)其中：P代表壓力值r代表流體的比重Z代表壓能V代表速度g代表重力加速度H代表常數(shù)圖6.1流體管線內(nèi)各物理量的關(guān)係在圖6.1中，於第一點(diǎn)與第二點(diǎn)之上，其關(guān)係可以表示為：在本章中所探討的差壓式流量計(jì)，一般在應(yīng)用上是採水平安裝，因此6-2式中的Z項(xiàng)可以去除：由連續(xù)方程式可以得之：(6-2)(6-3)(6-4)(6-5)6-5式中的D1與D2分別代表某兩個(gè)斷面之直徑值。若將6-5式帶入6-3式之中，並且加以整理可得

6、：最後將6-6式代回6-4式，可得：由上面對於柏努利方程式的推導(dǎo)，以及配合連續(xù)方程式的運(yùn)用，由6-7式中可以看出，若能在流體管線中製造出差壓，然後利用感測元件將此差壓值取出，最後在利用6-7式進(jìn)行運(yùn)算，就可以得知流體管線中流體的流量。因此在差壓式流量計(jì)的探討中，實(shí)際上是研究各式的阻流器，在流體管線上造成差壓之後，如何配合柏努利方程式以求出流量。下面將逐一介紹常見的阻流器。(6-6)(6-7)6.1.1流孔板(orifice)流孔板具有價(jià)格低，可用於甚多之流體等優(yōu)點(diǎn)，因此今日仍然普遍應(yīng)用於各種流量之量測場合。最早

7、將流孔板制定標(biāo)準(zhǔn)的國家為德國，隨後美國亦跟進(jìn)發(fā)表了ＡＳＭＥ規(guī)格，流孔板的基本結(jié)構(gòu)如圖6.2所示。流孔板為中間有開口的平板，這個(gè)開口的目的是要利用阻流的效果，而達(dá)到造成差壓的目的。典型的開口型式為圓形，不過基於各式應(yīng)用上的考量，也有其他不同型式的開口。例如偏心式流孔板可以適用於帶有固態(tài)雜質(zhì)的流體，以避免造成雜質(zhì)在開口處堆積。半圓式流孔板其開口約等於流體管路的內(nèi)徑，不過只有半圓，其作用類似於偏心式流孔板。這兩種流孔板在應(yīng)用上，通常都是將開口置於管路的下方。圖6.2流孔板在應(yīng)用上，流孔板的直徑(d)，與流體管路的內(nèi)徑

8、(D)的比值為β。在不同的流體中，所適用的β範(fàn)圍不盡相同，原則上此值大約是介於0.2到0.8之間。(6-8)圖6.3標(biāo)準(zhǔn)流孔板、偏心流孔板、與半圓流孔板的示意圖在量測的應(yīng)用上，流孔板的目的是要造成差壓。在其原理的探討上，於圖6.4中分別由流孔板之前的斷面1及流孔板之後的斷面2取出壓力P1與P2，透過前面對於柏努利方程式的探討，可以得到：Cc的值是因?yàn)樵谙嗤瑮l件之下，如果取出差壓的位置不