第六章流量实际检测

Re<2320，层流
Re>2320，紊流
第六章流鲁量实道际夫检·测克劳修斯
➢ 流体在细管中的流动形式可分为层流和紊流 两种。
➢ 所谓层流(laminar flow)就是流体在细管中 流动的流线平行于管轴时的流动。
➢ 所谓紊流(turbulent flow)就是流体在细管 中流动的流线相对混乱的流动。
第6 章 流量检测及仪表
➢ 流量是过程控制中的主要参数之一。 6.1 流量测量的基本知识 一、定义 1、 瞬时流量： 2m、3／体s积流量qv。qV vA 3、质量流量qm。 kg／s 质量流量与体积流量的关系： qm＝ρ qv ρ为流体密度。 3、平均流量：流过的总量除以时间。
4、积分流量（累积流量）：一段时间内流过某一 截面流体的总量，是瞬时流量对该段时间的积 分。
依据的仪表。差压流量计，涡轮流量计，涡街流 量计，电磁流量计，超声波流量计。 ➢ 质量式：以测量流体质量作为测量依据的仪表
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三、常用术语 1、流量范围 流量量程，流量计的量程比。 2、额定流量 规定性能或最佳性能 3、流量计特性曲线 4、流量系数 实际流量与理论流量的比值 5、仪表系数 单位体积流量对应的信号脉冲数 6、重复性 连续多次测量同一流量给出相同结果的能力 7、线性度 整个量程上的特性曲线偏离最佳拟合直线的程度
涡街流量计由检测器和转换器组成。
2 工作原理：漩涡流量计是利用流体流过阻碍物 时产生稳定的漩涡，通过测量其漩涡产生频率 而实现流量计量的。
3、卡门涡街(1911,冯.卡门）：在流动的流体中放置 一根其轴线与流向垂直的非流线性柱形体(加三角柱、 圆柱等)，称之为漩涡发生体，见图。当流体沿漩涡发 生体绕流时，会在漩涡发生体下游产生如图所示不对 称但有规律的交替漩涡列，这就是所谓的卡门涡街。
瞬时流量与累积流量的关系：Q t2 qdt t1
注意：
➢ 求质量流量时，由于流体的密度受流体工作状 态的影响，在用体积流量表示时，要给出流体 的压力和温度。
➢ 对于液体，压力变化对密度的影响非常小，一 般可以忽略不计；温度对密度的影响要大一些， 一般温度每变化10℃，液体的密度变化约在1％ 以内。
常用的容积流量计：
标准体积管、椭圆齿轮流量计，腰轮流量计，刮 板式流量计，湿式气体流量计等
椭圆齿轮流量计：是一种常见的容积式流量计。适合 于测量粘度较大的纯净液体的累积流量。精度高 0.3%~0.5%，但加工复杂，成本高，齿轮容易磨损。
标准测 量室
椭圆形 齿轮
奥巴尔容积流量计
齿轮旋转，每转一周，排出 ?4份齿轮和仪表壳体之间形
三、容积式流量计使用时注意
1）容积式流量计使用时要加滤网，仪表处加旁 路，便于清扫。
2）被测液体混有气体时，要加装气体分离装置。 3）注意被测流体的温度。
➢腰轮流量计
➢ 工作原理如图示，它可测量液体和气体，测液体 的口径为10～600mm；测气体的口径为15～ 250mm，即可测小流量也可测大流量。
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6.3 速度式流量计
一 工作原理：直接测量管道内流体的速度测流量。
如测得是平均流速 v ，则容积流量 qv vA ，
如测得是某点流速v，则体积流量 为平均流速与被测点流速的比值。
qv
KvA，K
1）注意事项：因使用平均流速，故其测量结果的 准确度不仅与仪表本身有关，而且与截面上的流 速分布情况有关。因此在测量仪表前后有足够长 的直管段或加装整流器。
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四、常用的物理参数
➢1、流体密度 液体，气体， 压力温度的影响不同
➢2、流体粘度 是t，p的函数，温度上升，液体粘度下降，气
体粘度上升。
➢
动力粘度（两个相距1m，面积1m2，相对速度1m/s移动时相
互作用力），运动粘度（动力粘度/流体密度）
➢3、绝热指数及等熵指数 pvk=常熟
➢4、雷诺数Re 流体流动的惯性力与粘性力之比
➢
利用雷诺数可以判断流动的形式。如果雷
诺数小于某一值时，可判断为层流，而大于此
值时则判断为紊流。
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在层流流动状态下，流速分 布是以管轴为中心线的轴对 称抛物线分布。
在紊流流动状态下，管内 流速同样是以管中心线轴 对称的分布，但是其分布 呈指数曲线形式。
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三、流量测量系统 四部分
2）要充分了解被测流体的速度分布。
常用种类
差压式，涡轮式，涡街式，电磁式，超声波式，热 式。
二、漩涡流量计（涡街）液体，气体，蒸汽
1 发展历史：是70年代发展起来的一种新型流量 计。它适用于气体流量和液体流量测量。仪表 的精确度高（达±1.0％），量程比宽（B=30 ： 1），输出线性好。它输出频率信号，抗干扰性 能好，便于远距离传输。
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二、流量测量方法
1、按输出信号分
➢ 脉冲信号输出，例：涡轮流量计，涡街流量计
➢ 模拟信号输出，例：差压流量计、转子流量计
2、按测量原理分 ➢ 容积法:利用液体单位时间内连续通过固定体积的
数目。 椭圆齿轮流量计, 腰轮流量计，刮板式流量计 ➢ 速度法:以测量流体在管道内的流动速度作为测量
1、优点 ➢ 准确度最高；0.1%-0.5% ➢ 安装条件对精度没有影响； ➢ 测量范围宽；流量量程比5:1-30:1 ➢ 使用方便。 2、缺点 ➢ 结构复杂，体积庞大，适用于小口径仪表 ➢ 惯性较大，动态特性不好（仪表有可动部分） ➢ 存在漏油量，有测量误差，小流量不精确。 ➢ 适合测量高粘性液体流量
成的月牙空腔容积的液体。因此只有测出齿轮的转 速就能知道流体的容积流量。
➢每个循环周期流量计送出的流体体积为V0, 在t时间内，流量计工作循环周期数为n,则 总量为
V= n V0 ➢若每个循环周期时间长度为t0，重复频率为
f0，则单位时间内流量为
Q
V0 t0
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f0V0
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二、 容积式流量计的测量特点
传感器：将流量Q（qm或qV）转换成与流量
有关的某个物理量，如差压、速度等。 信号转换装置：将输出量转成电信号。 显示积算装置：直接显示瞬时流量或对瞬时 流量积分得到累积流量。
6.2 容积式流量计
一、 工作原理：如果使流体以固定的、已知大小 的体积V逐次从流量计中排放流出，则计数单位 时间内排放次数就可以求得通过仪器的体积流 量。这就是容积法的工作原理： qv＝nV