第8章 流體流量的測量方法.ppt

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1、第8章流體流量的測量方法質(zhì)量流量：容積流量：對于氣體流量，常將測得的體積流量qV換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量qVn，稱為標(biāo)準(zhǔn)體積流量（m3/s）。迄今為止，存在流量測量的準(zhǔn)確度較低、流量計通用性差等問題。產(chǎn)生的原因有：1）流動狀態(tài)的多樣性。如，層流、紊流；旋轉(zhuǎn)流、脈動流等。2）流體性質(zhì)的多樣性。如，流體粘度的差別；單相流體與多相流體的區(qū)別等等。由于這些物性會影響流動狀態(tài)，在流量測量中必須加以修正，但又很難精確。3）管路系統(tǒng)的多樣性。如，管壁光滑與粗糙情況不同；管道截面積大小不同；管道的直與彎曲的區(qū)別等等，都會影響流動狀態(tài)。因此，應(yīng)針對被測對象

2、（流體和管路）的實際情況選擇合適的流量計。使用時，應(yīng)認真了解流量計的工作原理和充分滿足技術(shù)要求。否則很難達到預(yù)期的準(zhǔn)確度。測量系統(tǒng)的一般組成：I-----與流量有關(guān)的某個物理量，如壓差、速度等。I2----電信號。目前，已投入使用的流量計有100多種，從不同的角度出發(fā)有不同的分類方法。按測量方法，一般可分為容積式、速度式、質(zhì)量式?！?.1容積式流量測量方法容積式流量測量方法是通過測量單位時間內(nèi)經(jīng)流量計排出的固定容積V的數(shù)目n實現(xiàn)流量測量的。qV=nVn：單位時間內(nèi)排出固定容積的數(shù)目；V：固定容積。1橢圓齒輪流量計1）測量原理橢圓齒輪流量計2

3、）容積流量計性能分析在原理上，容積式流量計的準(zhǔn)確度受流量大小、流體粘性的影響很小。流量計精度主要取決于加工精度橢圓齒輪與殼體之間存在間隙，在壓差的作用下，會產(chǎn)生滑漏量，引起誤差。（1）誤差與流量的關(guān)系：流量小，滑漏量相對值比較大，誤差大；流量大，滑漏量相對值比較小，誤差?。坏髁窟^大，壓差增大，滑漏量增大，誤差增大。（2）誤差與流體粘度的關(guān)系粘度大，滑漏量小，誤差小；粘度小，滑漏量大，誤差大。由此可見，同一種流體不同流量時，誤差不同；不同流體，粘度不同，誤差不同。為了保證準(zhǔn)確度，一般要用實液進行標(biāo)定。§8.2速度式流量測量方法速度式流量測量

4、方法是通過直接測量管道內(nèi)流體速度v實現(xiàn)流量測量。若測得的流速是管道截面平均速度，則流量；若測得的流速是某一點的流速v，則需換算到平均流速，流量。K為截面上的平均流速與被測點流速的比值。K與管內(nèi)流體流速分布有關(guān)。因此，該方法測量的準(zhǔn)確度不僅取決于流量計本身的準(zhǔn)確度，還與流速分布有關(guān)。為了使K確定，需要形成典型的層流或紊流分布。速度式流量計的特點：要求在流量計前后有足夠長的直管道。1漩渦流量計1）測量原理在流體中垂直于流向插入一根有對稱形狀的非流線型柱體。該柱體即成為一個漩渦發(fā)生體。當(dāng)流速大于一定值時，在柱體的下游形成“卡門渦街”。當(dāng)h/L=0

5、.281時，“卡門渦街”是穩(wěn)定的。此時，單側(cè)的漩渦產(chǎn)生頻率f與柱體兩側(cè)的流速v有以下關(guān)系：f=St·v/l，v=f·l/St式中St－斯特勞哈爾數(shù)，無量綱。是以柱體特征尺寸l計算流體Rel的函數(shù)。Rel在500～1.5×105范圍內(nèi)，St基本不變。注意，f只與流速有關(guān)，而與流體的物性無關(guān)。對于工業(yè)圓管，一般Rel=1000~105。對于工業(yè)測量，可認為St基本不變。體積流量：為無柱體處管內(nèi)截面平均流速；D為管道直徑。由連續(xù)性原理得：AV、A分別為柱體、無柱體處流通截面積。截面比對于直徑為D的圓管有：當(dāng)l/D<0.3時，m=1-1.25l/D

6、流量方程：即，只要測得漩渦頻率f就可測得流量。2）信號檢測方式檢測對象檢測方式檢測元件音速變化超聲波流速變化發(fā)熱體引起熱線、熱敏電阻的溫度變化壓力變化壓力（差）變化模片＋電容擋體產(chǎn)生應(yīng)力壓電元件教材所介紹的方法即為流速變化檢測方法三角柱體中迎流面對稱嵌入兩個熱敏電阻，電阻通電加熱，使其溫度比流體溫度高。熱敏電阻作為電橋相鄰臂。未產(chǎn)生漩渦時，柱體兩側(cè)流體流速相同，熱敏電阻散熱量相同，熱敏電阻溫度相同。電橋平衡。當(dāng)柱體一側(cè)產(chǎn)生漩渦，該側(cè)流速降低，該側(cè)熱敏電阻散熱量降低，電阻溫度升高，熱敏電阻值減小。電橋產(chǎn)生一個電壓脈沖。電壓脈沖經(jīng)放大、整形后，

7、得到漩渦產(chǎn)生頻率。3）流量計的安裝漩渦發(fā)生體上游至少要有20D的直管段。漩渦發(fā)生體下游至少要有5D的直管段。4）漩渦流量計的特點（1）漩渦的頻率只與流速有關(guān)，在一定雷諾數(shù)范圍內(nèi)，幾乎不受流體性質(zhì)（壓力、溫度、粘度和密度）變化的影響，故不需單獨標(biāo)定；（2）測量精度高，不存在零點漂移的問題；（3）壓損小，測量范圍可達100:1，寬于其他流量計，適于大口徑管道的流量測量。