流量測量基礎及儀表ppt課件.ppt

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1、第二章流量測量基礎及儀表2.1概述2.2流量的定義及表示方法2.3流量測量的理論基礎2.1概述在工農業(yè)生產和科學研究實驗中，流量測量是生產過程自動化檢測和控制的重要環(huán)節(jié)。隨著科學和技術的發(fā)展，人們對流量測量的各方面提出了越來越高的要求：不斷提高測量準確度和可靠性以滿足生產需要；測量對象遍及高黏度、低黏度以及強腐蝕，且從單相流擴展為雙相流、多相流；測量條件有高溫高壓、低溫低壓；流動狀態(tài)有層流、紊流和脈動流等。因此，目前已出現(xiàn)一百多種流量計，分別適用于不同的場合，限于篇幅，本書僅介紹常用的幾種流量計。2.2流量的定義及表示方法流體在單位時間內通過管道某一截面的數(shù)量稱為流體的瞬時流量，簡稱流量。

2、按計量流體數(shù)量方法的不同，流量可分為質量流量qm和體積流量qv。由于很難保證流體在流動過程中均勻流動，嚴格地說，只能認為在某一截面的某一微小單元面積dA上流動是均勻的，即有：式中dqv——通過截面某一微元面的流體體積流量，m3／s；dqm——通過截面某一微元面的流體質量流量，kg／s；V——流體的體積，m3；t——時間，s；ρ——流體的密度，kg／m3；v——流體的瞬時流速，m／s；dA——微小單元的面積，m2。(2—2)(2—1)通過整個截面的體積流量qv為(2—3)式中qv——通過整個截面的流體體積流量，m3／s；——整個截面上流體的平均流速，m／s；dA——管道截面的面積，m2。若流

3、體在整個截面上的密度是均勻的，則質量流量qm為(2—4)式中qm——流體的質量流量，kg／s?？梢姡跐M足整個截面上密度是均勻的前提下，質量流量和體積流量有如下關系(2—5)因為流體的密度ρ隨壓力、溫度的變化而變化，故在給出體積流量的同時，必須指明流體的狀態(tài)。特別是對于氣體，其密度隨壓力、溫度變化顯著，由體積流量換算質量流量時，應格外注意。在工程應用中，除了要測量瞬時流量外，往往還需要了解在某一段時間內流過流體的總量，即累積流量。累積流量是指一段時間[t1，t2]內，流過管道截面積流體的總和，等于在該時間段內瞬時流量對時間的積分：(2—6)(2—7)式中Qv——累積體積流量，m3；Qm——

4、累積質量流量，kg。在工業(yè)生產中，瞬時流量是涉及流體工藝流程中需要控制和調節(jié)的重要參量，用以保持均衡穩(wěn)定的生產和保證產品質量。累積流量則是有關流體介質的貿易、分配、交接、供應等商業(yè)性活動中必知的參數(shù)之一，它是計價、結算、收費的基礎。2.2.2流量計分類和主要參數(shù)流量是一個動態(tài)量，其測量過程與流體流動狀態(tài)、流體的物理性質、流體的工作條件、流量計前后直管段的長度等有關。因此確定流量測量方法、選擇流量儀表，都要綜合考慮上述因素的影響，才能達到理想的測量要求。2.2.2.1流量計分類流體流動的動力學參數(shù)，如流速、動量等都直接與流量有關，因此這些參數(shù)造成的各種物理效應，均可作為流量測量的物理基礎。目

5、前，已投入使用的流量計種類繁多，其測量原理、結構特性、適用范圍以及使用方法等各不相同，所以其分類可以按不同原則劃分，至今并未有統(tǒng)一的分類方法。A、按測量方法分流量測量儀表按測量方法一般可分為容積法、速度法(流速法)和質量流量法3種。a、容積法容積法是指用一個具有標準容積的容器連續(xù)不斷地對被測流體進行度量，并以單位(或一段)時間內度量的標準容積數(shù)來計算流量的方法。這種測量方法受流動狀態(tài)影響較小，因而適用于測量高黏度、低雷諾數(shù)的流體。但不宜于測量高溫高壓以及臟污介質的流量，其流量測量上限較小。典型儀表有橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計等。b、速度法速度法是指根據(jù)管道截面上的平均流速來計算

6、流量的方法。與流速有關的各種物理現(xiàn)象都可用來度量流量。如果再測得被測流體的密度，便可得到質量流量。在速度法流量計中，節(jié)流式流量計歷史悠久，技術最為成熟，是目前工業(yè)生產和科學實驗中應用最廣泛的一種流量計。此外屬于速度法測量的流量計還有轉子流量計、渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計等。由于這種方法是利用平均流速來計算流量的，所以受管路條件的影響很大，如雷諾數(shù)、渦流及截面速度分布不對稱等都會給測量帶來誤差。但是這種測量方法有較寬的使用條件，可用于高溫、高壓流體的測量。有的儀器還可適用于測量臟污介質的流量。目前采用速度法進行流量測量的儀表在工業(yè)上應用較廣。c、質量流量法無論是容積法，還是速度法，

7、都必須給出流體的密度才能得到質量流量。而流體的密度受流體狀態(tài)參數(shù)(溫度、壓力)的影響，這就不可避免地給質量流量的測量帶來誤差。解決這個問題的一種方法是同時測量流體的體積流量和密度或根據(jù)測量得到的流體的壓力、溫度等狀態(tài)參數(shù)對流體密度的變化進行補償。但更理想的方法是直接測量流體的質量流量，這種方法的物理基礎是測量與流體質量流量有關的物理量(如動量、動量矩等)，從而直接得到質量流量。這種方法與流體的成分和參數(shù)無關，具有明顯的優(yōu)