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1、第5章流量測量5.1概述5.2節(jié)流式流量計4.3常用流量計2021/6/2815.1概述流量測量就是測量液體、氣體或固體顆粒等流體的流量。主要應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)生產(chǎn)過程控制、能源計量、管道運輸、生物技術(shù)、科學實驗本章主要討論流量測量的基本概念和一些常用的流量計。2021/6/2822021/6/283一、流量測量的基礎(chǔ)知識流量的分類：流量：指在單位時間內(nèi)流體流經(jīng)管道或設(shè)備某處橫截面的體積或質(zhì)量的數(shù)量。(瞬時流量)質(zhì)量流量：單位時間內(nèi)通過的流體的質(zhì)量體積流量：單位時間內(nèi)通過的流體的體積2021/6/284質(zhì)量流量體積流量V—流體體積—平均流速u—管內(nèi)平均流速A—管道
2、橫截面積M—流體質(zhì)量?—流體的密度累積流量2021/6/285流量計的分類：按測量單位：質(zhì)量流量計和體積流量計按測量原理：容積式、速度式和壓差式流量計按測量方法：直接測量和間接測量式質(zhì)量流量計2021/6/286二、流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識流體的黏度：度量流體黏性大小的參數(shù)流體的密度：單位體積的流體所具有的質(zhì)量。運動黏度動力黏度恩氏黏度?—單位面積上的內(nèi)摩擦力h—流體流層間距離du/dh—流層間速度梯度2021/6/287流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)壓縮系數(shù)V—流體原體積?V—流體體積變化量?P—流體壓力變化量V—流體原體積?V—流體體積變化量?T—流
3、體溫度變化量雷諾數(shù)：流體流動的慣性力與黏滯力之比?—動力黏度ν—運動黏度L—特征長度（管徑）2021/6/288管流類型流速分布和平均流速圓形截面管，沿半徑方向上的流速分布：ux—距管中心距離rx處的流速umax—管中心處的流速（最大）R—管的內(nèi)半徑n—隨流體雷諾數(shù)不同而變化層流狀態(tài)紊流狀態(tài)2021/6/289流體流動的連續(xù)性方程和伯努利方程連續(xù)性方程任取一管段，設(shè)截面Ⅰ、截面Ⅱ處的面積、流體密度和截面上流體的平均流速分別為A1、?1、和A2、?2、。2021/6/2810伯努利方程當理想流體在重力作用下在管內(nèi)定常流動時，對于管道中任意兩個截面Ⅰ和Ⅱ有如下關(guān)系
4、式：忽略可壓縮性和黏性2021/6/2811三、流量儀表的主要技術(shù)參數(shù)流量范圍量程和量程比（最大流量/最小流量）允許誤差和精度等級壓力損失節(jié)流式流量計是一種典型的差壓式流量計。差壓式流量計包括：節(jié)流式流量計、均速管流量計、彎管流量計、靶式流量計、浮子流量計等。5.2節(jié)流式流量計2021/6/2812在流通管道上設(shè)置流動阻力件，流體通過阻力件時將產(chǎn)生壓力差，此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系，通過測量差壓值可以求得流體流量。差壓式流量計工作原理：2021/6/2813產(chǎn)生差壓的裝置有多種型式，包括節(jié)流裝置（如孔板、噴嘴、文丘里管）、動壓管、均速管、彎管等。組
5、成：產(chǎn)生差壓的裝置(流體流過差壓產(chǎn)生裝置形成靜壓差）和差壓計（測量差壓值）常見的節(jié)流裝置如圖2021/6/2814節(jié)流裝置（取壓管及內(nèi)部的節(jié)流孔板）節(jié)流孔板后取壓管前取壓管流體通過節(jié)流孔板時，流速加快，后取壓管處的壓力減小。2021/6/2815節(jié)流裝置（文丘利管或文丘利噴嘴）流體入口狹窄部位2021/6/28161-節(jié)流元件2-引壓管路3-三組閥4-差壓計一、節(jié)流式流量計組成：節(jié)流裝置、顯示裝置工作原理：當流體流經(jīng)管內(nèi)固定的節(jié)流元件時，在元件前后產(chǎn)生差壓，差壓和流體流量之間存在一定關(guān)系，通過測量差壓即可確定流量。2021/6/2817節(jié)流裝置分類：標準節(jié)流裝
6、置和非標準節(jié)流裝置兩大類。標準節(jié)流裝置的型式已經(jīng)標準化，在規(guī)定了取壓方式和前后直管段長度、流體的種類和流動條件下，有標準的流量—差壓關(guān)系；非標準節(jié)流裝置由于使用條件差異大，故沒有標準化，用于解決臟污和高粘度流量的測量。2021/6/2818優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，無可動部件；可靠性較高；復(fù)現(xiàn)性能好；適應(yīng)性較廣，它適用于各種工況下的單相流體，適用的管道直徑范圍寬，可以配用通用差壓計；裝置已標準化。缺點：安裝要求嚴格；流量計前后要求較長直管段；測量范圍窄；壓力損失較大；對于較小直徑的管道測量比較困難；精確度不夠高(±1%~±2%)。2021/6/2819節(jié)流式流量計外形流
7、體流經(jīng)節(jié)流件時壓力和流速變化圖1.流量方程p1,p2—截面1和2上流體的靜壓力；D,d’—截面1和2上流束直徑；u1,u2—截面1和2上流體的平均流速；?1,?2—截面1和2上流體的密度2021/6/2820設(shè)不可壓縮理想流體，滿管、在重力場中的定常流動①伯努利方程：流體在任何兩個垂直于流速的截面均有下式成立：②連續(xù)性方程：同一流管內(nèi)流過兩個截面的流體質(zhì)量相等。2021/6/2821計算流體體積流量和質(zhì)量流量：2021/6/2822在實際計算過程中，應(yīng)考慮幾個因素：流量系數(shù)α：實驗證明，在管道直徑、節(jié)流件型式、開孔尺寸和取壓位置確定的情況下，α只與流體的雷諾數(shù)
8、Re有關(guān)。當Re大于臨界值時，流量系數(shù)
