流体流量的测量方法
第四章 流量测量
仪表常数ζ的意义为单位体积流量输出的脉冲数。从理论上说，在一定条件（流 体性质、状态、变送器结构、流量一定）下，ζ是一个常数。当上述条件变化时， ζ值也随之变化。这是因为上述条件都将能影响到式中的参数C。在前述qV ～n关 系推导的前提条件中，流体的粘滞阻力将会影响流通截面A0上的流速分布，这种 影响也表现为C的变化。从理论上研究各种因素对C的影响较为复杂，对于涡轮流 量计，反映C值变化的是仪表常数ζ，它是根据实际情况标定的，而且在使用的 范围内按实际标定出的ζ值是常值。下图是仪表常数ζ随Re变化的特性曲线。
二、金属管转子流量计 金属管转子流量计的锥形管是用金属材料制成的，对于流量的检测原理与玻 璃管转子流量计是相同的。很显然，测量时不能直接从锥形管内直接测出浮 子的位臵，因此都是把浮子的位移再进行传递变换。传递变换后的位移信号 可以直接用于就地指示，也可以将该位移进一步进行电气信号的转换。金属 管转子流量计有就地指示型和电气信号远传型，由于浮子的位移必须经过传 递机构进行转换，所以浮子的位移与流量一般是非线性关系，这主要是位移 传递机构所致。
第二节 涡轮流量计
一、涡轮流量计的组成及测量原理 涡轮流量计由两部分组成：变送器和指示积算器。变送器完成将被测流量转 换成一定频率的脉冲信号输出，指示积算器接受变送器输出的脉冲信号，将其 转换、放大、运算、逻辑计数，显示瞬时流量和累积总量。 涡轮流量计实质上为一零功率输出的涡轮机，其变送器主要由涡轮、导流 器、磁电转换器组成，结构如图4-2所示。壳体和导流器由不导磁材料制成。导 流器的作用是支承叶轮并导直流体的流动，以减少流体自旋及涡漩的干扰。
考虑到锥度很小的锥形管中通流面积A0与浮子在管中的高度H近似成正比，即 A0 ≈CH 式中 C——与圆锥管锥度有关的比例系数。因此可得体积流量与浮子高度的关系 式：
流体力学中的流体流量测量
流体力学中的流体流量测量流体力学是研究流体运动的科学，它在许多领域有广泛的应用，包括工程、物理、地球科学等。
在流体力学中，流体的流量测量是一个重要的研究方向。
本文将介绍流体流量测量的原理、方法和一些常见的流量测量仪器。
一、流量测量原理流体的流量是指流体在单位时间内通过给定截面的体积。
流体流量的测量原理基于质量守恒和动量守恒定律。
根据质量守恒定律，流体在径向截面上的入口流量等于出口流量。
而根据动量守恒定律，流体在截面上的流量可以通过测量速度和截面积得到。
二、流量测量方法1. 压力差法压力差法是一种常用的流量测量方法。
它通过在管道的不同截面处测量压力差，利用伯努利方程来计算流量。
常见的压力差测量方法包括孔板法、流量喇叭法和毛细管法等。
2. 流速法流速法是另一种常见的流量测量方法。
它通过测量流体在管道中的平均流速，结合管道的截面积来计算流量。
常用的流速测量方法包括绕流体测量仪、多孔介质法和超声波法等。
3. 涡街流量计涡街流量计是一种基于涡街效应原理的流量测量仪器。
当流体通过涡街流量计时，涡街产生的涡街频率与流体的流速成正比。
通过测量涡街频率，可以准确地计算出流体的流量。
4. 电磁流量计电磁流量计是一种常用的流量测量仪器，它利用流体导电性对磁场的影响来测量流速。
当流体通过电磁流量计时，会产生感应电动势，根据感应电动势的大小可以计算出流体的流量。
三、流量测量仪器1. 质量流量计质量流量计是一种直接测量流体质量流量的仪器。
它通过测量流体在单位时间内通过管道的质量来计算流量。
常见的质量流量计包括热式质量流量计和涡轮质量流量计等。
2. 体积流量计体积流量计是一种间接测量流体体积流量的仪器。
它通过测量流体在单位时间内通过管道的体积来计算流量。
常见的体积流量计包括涡轮流量计、液体燃气流量计和涡街流量计等。
3. 超声波流量计超声波流量计利用超声波在流体中传播的特性来测量流速。
它通过在管道中发射超声波并接收回波，根据回波时间和频率来计算流速和流量。
流量测量
项目4 流量测量
体积流量基本方程式
qv aF0 2
p aF0
2
( p1 p2 )
质量流量基本方程式
qm aF0 2 p aF0 2 ( p1 p2 )
图 流体流经孔板时压力和流速变化情况
项目4 流量测量
2. 标准节流装置 标准节流装置是由标准节流件、标准取压 装置和上、下游侧阻力件，以及它们之间的直 管段所组成。
1-上游直管段；2-导压管；3-孔板；4-下游直管段；5、7-连接法兰；6-取压环室
图4.1 全套节流装置
项目4 流量测量
（1）标准节流件 流量测量节流装置国家标准GB/T2624—1993主要 规定了标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴和文丘里管等。
图4.2 标准孔板
项目4 流量测量
图4.3 标准喷嘴
项目4 流量测量
（2）取压方式 取压方式是指取压口位置和取压口结构。 标准孔板通常采用两种取压方式，标准喷嘴 仅采用角接取压方式。 ① 角接取压。孔板上、下游侧取压孔位于上、下 游孔板前后端面处，取压口轴线与孔板各相应端 面之间的间距等于取压口直径的一半或取压口环 隙宽度的一半。 角接取压又分为环室取压和夹紧环（单独钻 孔）取压两种。 ②法兰取压。标准孔板被夹持在两块特制的法兰 中间，其间加两片垫片，上、下游侧取压孔的轴 线距孔板前、后端面分别为（25.4±0.8）mm。
项目4 流量测量
知识链接
任务1 差压式流量计测流量
4.1.1 流量及其测量方法 1．流量 液体和气体统称为流体。流量是指单位 时间内流过管道横截面的流体的体积或质量。 前者称为体积流量，后者称为质量流量。 设流体的密度为 ，质量流量与体积 流量之间的关系为 qm q m qv 或 q v （4.1）
流体流量的测量方法
d
D
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• 流量系数 α与下列因素有关： • 节流件的形式、β值、雷诺数、管道粗糙度及取压方式等 • 对于可压缩流体 流量公式：
qv
a
4
d2
2 p a 2D2
1
4
2 p
1
qm
a
4
d2
21p
a
4
2D2
21p
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• 流量测量的温度压力补偿 • 为什么要进行补偿？
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• 缺点
1）要求流体的清洁度高，不能夹杂物或固体颗粒； 2）不适于测量粘度过大的液体的流量。
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4．安装 第40页/共63页
二、涡街流量计
• 测量原理 在流体中放置一个有对称形状的非流线型阻流体（漩涡发生体）
时，从阻流体下游两侧就会交替产生两列有规则的漩涡（卡门涡街）。 在一定的流量范围内漩涡分离的频率与管道内的平均流速成正
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四、超声波流量计
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四、超声波流量计
• 传播时间法： （时差法、相差法、频差法）
根据流体的流速不同，从而超声波传播的速度不同来测量流速的。
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四、超声波流量计
• 多普勒法 利用流体中固体微粒或气泡对超声波的散射所产生的多普勒频移
压力
压力
信号
信号
流量信号
压
ΔP
G
节
流
装 置
P1、P2
力
信
号 管P1、P2源自差 压 计I流 量 显 示
路
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一、节流变压降式流量计
• 流量公式推导： • 设流经水平管道的流体为不可压缩性流体，并忽略流动阻力损失，对截面1、2
现代测流方法
现代测流方法河流流量测量是水文工作者的重要任务之一。
传统的河流流量方法包括人工船测，桥测，缆道测量，和涉水测量等。
其基本原理是在测流断面上布设多条垂线。
在每条垂线处测量水深并用流速仪测量一至几个点的流速仪从而得到线平均流速。
进而得到断面面积和断面平均流速。
流量则由断面面积和断面平均流速的乘积得到。
流量测验(flow measurement；discharge measurement)，江河、渠道流量的实地测量。
流量测验有流速面积法、建筑物法、稀释法等多类方法。
可因地因时制宜和经济合理地选择使用。
江河、渠道的流量常随时间而变化，通常不直接用实测流量来反映变化过程，而是用实测流量和相应水位资料建立水位流量关系，然后用连续观测的水位资料转换成流量资料。
流量测验的次数及其在水位上时间上的分布，以能满足确定水位流量关系的需要为度。
下面，就着重介绍一下现代测流的几种方法。
流速面积法流速面积法这是使用最广泛的方法。
其基本原理是：通过横断面上单元面积的流量是该面积与水流速度(流速)的乘积。
分别测量各个部分的流速和面积即可求得流量。
此类方法要设置垂直于流向的横断面，进行断面测量。
一般要在断面上布设许多测深垂线，在垂线上测量水深，并测定垂线与岸上断面起点桩间的距离，即起点距。
施测水深可以用测深杆、测深锤、铅鱼或回声测深仪。
后者是用位于水面下的换能器发射超声波，声波遇到河床后反射回来，由仪器接受，按照声波的往返走行时间和巳知的声波在水中的传播速度来确定水深。
起点距则可通过缆索、视距、仪器交会等方法确定。
两相邻垂线起点距之差即部分宽，乘以部分平均水深，即为部分面积，其总和即断面面积，根据断面测量的资料，可以绘出以起点距为横坐标、河床高程为纵坐标的断面图。
对于断面稳定不变的河流，实测流量时不必每次都实测断面，可借用巳有的断面图，用水位计算垂线水深和面积。
流速仪法流速仪法是最基本的方法。
常规的作法是在部分或全部测深垂线上用流速仪测定流速，用部分平均流速与部分面积之乘积作为部分流量，部分流量的总和即为断面流量。
流量测量的测量方法
流量测量的测量方法流量测量是指测量液体、气体或固体通过管道、通道或其他设备的流动速度和量的过程。
在工程和科学领域中，流量测量是非常重要的，它能够帮助我们了解和控制流体的流动。
以下是一些常用的流量测量方法。
1.浮子流量计浮子流量计是一种机械式的流量计，通过测量浮子在流体中的位置来确定流量。
当流体通过管道时，浮子会随着流动而上下浮动，浮子的位置可以通过透明管道上的刻度来读取。
根据浮子的位置，我们可以推断出流体的流量。
浮子流量计适用于低流速和低粘度的流体。
2.涡轮流量计涡轮流量计是一种机械和电子相结合的流量计，适用于中等到高流速的流体测量。
涡轮流量计利用装在管道内部的旋转涡轮来测量流体的流速。
每当流体通过时，涡轮就会旋转，旋转速度与流体的速度成正比。
通过测量涡轮的旋转速度，我们可以计算出流体的流量。
3.电磁流量计电磁流量计是一种非侵入式的流量计，适用于液体和导电性较好的流体的测量。
电磁流量计利用在管道外部产生的磁场和流体内部导电材料的运动来测量流体的流速。
当流体通过导电管时，电磁流量计会在管道外部产生一个磁场，并测量磁场的变化来计算流体的流速。
4.超声波流量计超声波流量计是一种无损的流量计，适用于多种流体的测量。
超声波流量计利用超声波的传播速度差来测量流体的流速。
它通过发射超声波脉冲并测量来回传播的时间来计算流体的流速。
由于超声波流量计不需要与流体接触，因此适用于腐蚀性和高温流体的测量。
5.差压流量计差压流量计是一种基于流体流动导致的压力差来测量流速的流量计。
差压流量计通常由一个流量测量装置和一个压力传感器组成。
流量测量装置可以是孔板、喷嘴或流体动力学计。
当流体通过流量测量装置时，它会产生一个压力差，通过测量压力差，我们可以计算出流体的流速。
这些是常用的流量测量方法，每种方法都有其适用范围和优缺点。
在选择流量测量方法时，需要考虑流体的性质、流程条件、精度要求、可靠性和经济性等因素。
流量测量的准确性对于工业自动化、流程控制和效能改善至关重要。
流量测量方法有哪些
流量测量方法有哪些流量测量方法是指通过一定的手段和设备对液体、气体或其他介质的流动进行测量的方法。
不同的流体具有不同的性质和流动方式，所以需要采用不同的方法来进行测量。
下面将介绍一些常见的流量测量方法。
一、差压法差压法是最常用的流量测量方法之一，它通过测量流体通过管道时产生的压差来计算流量。
常用的差压流量计有孔板流量计、叶片流量计、喂板流量计等。
这些流量计通过在管道中设置特定形状的装置，使流体通过时产生一定的压降，从而可以计算出流量。
二、旋涡法旋涡法是一种基于旋涡频率与流体流速成正比关系的流量测量方法。
它通过在流体中放置一个特殊形状的体积体，当流体通过时会在体积体后面形成一个旋涡，旋涡的频率与流体速度成正比。
常见的旋涡流量计有旋片流量计和涡街流量计。
三、电磁感应法电磁感应法是一种利用涡流效应测量电导率介质中流体流量的方法。
它通过在管道外围绕一线圈产生一个强磁场，当流体通过时，会产生涡流，涡流的变化会引起感应线圈中的电压或电流发生变化，从而测量流量。
四、超声波法超声波法是利用超声波在流体中传播速度与流速成正比的原理进行流量测量的方法。
它通常使用超声波传感器对流体中的超声波进行发射和接收，根据超声波传播的时间差来计算流速和流量。
五、质量法质量法是一种直接测量流体质量流量的方法。
常见的质量流量计有热式质量流量计和冷式质量流量计。
热式质量流量计利用加热电极和测温电极之间的温差来测量质量流量；冷式质量流量计则通过测量流体中液体蒸发所吸收的能量来计算质量流量。
六、容积法容积法是一种通过测量流体占据的容积来计算流量的方法。
常见的容积流量计有活塞流量计、涡轮流量计以及齿轮流量计等。
这些流量计通过测量流体通过时装置内的容积变化来计算流量。
七、气体法气体法是一种通过测量由流体流动产生的声音或气体流动产生的压力差来计算流量的方法。
常见的气体流量计有气体钟、气体质量流量计等。
这些流量计通过测量流体的声音频率或压力差来计算流量。
名词解释流体的流量
名词解释流体的流量流体的流量是物流学中的一个重要概念，它主要用于描述某个系统中流体通过的速度和数量。
在工程、医学、物理学等领域的研究和应用中，准确度高和数据量大的流量测量是必不可少的。
本文将从流量的定义、测量方法、流体动力学、应用领域和未来发展方向等方面进行探讨。
一、流量的定义流量通常用来描述物质在某个时空单位中通过的速度和数量。
在液体流体中，它可以表示为单位时间内通过某一横截面的液体体积。
在气体流体中，流量则表示单位时间内通过某一截面的气体质量或体积。
流量的单位通常使用立方米/秒或升/秒等。
二、流量的测量方法1. 速度测量法：也称为速度积分法，通过测量流体的速度和截面积，计算出单位时间内通过的体积或质量。
2. 压力差法：利用流体在管道或装置中流动时产生的压力差，通过测量压力差和管道截面面积，计算流体的流量。
3. 质量法：通过测量物质或流体通过前后质量差，计算出单位时间内通过的质量。
4. 质量控制法：通过测量一定时间内流体中的悬浮物质的质量，来计算流体的流量。
三、流体动力学流体动力学研究流体在各种条件下的运动规律和流动特性。
流体的流量在流体动力学中是一个重要的研究对象之一。
流体的流量受到多种因素的影响，例如流速、管道直径、压力差、黏度等。
深入研究流体动力学可以帮助工程师和科学家更好地理解和控制流体的流量。
四、应用领域流量的测量和控制在众多领域中都是必不可少的。
在工业生产中，流量测量在石油、化工、食品加工等领域起到重要作用。
在医学领域，流量测量则用于呼吸治疗、血液循环监测等。
此外，流量控制也在环境保护、水资源管理和交通运输等领域发挥着积极作用。
不同领域的流量测量方法和设备也各不相同，需要根据具体情况进行选择和应用。
五、未来发展方向随着科学技术的不断进步，流量测量技术也在不断发展。
无线传感技术、纳米技术和生物传感技术等新技术被应用于流量测量领域，提高了测量的灵敏度和精确度。
同时，智能化流量计和大数据分析技术的发展也为流体流量的测量和控制提供了更多的可能性。
水量测定方法
水量测定方法水是生命之源，在许多领域，准确测定水量是至关重要的。
无论是水资源管理、工业生产还是科学研究，都需要可靠的水量测定方法来获取准确的数据。
下面将为您介绍一些常见的水量测定方法。
一、容积法容积法是一种简单直观的水量测定方法。
它基于测量水所占据的空间体积来确定水量。
常见的工具包括量筒、量杯等。
例如，在实验室中，要测量一定体积的水，可以将水小心地倒入量筒中，直接读取量筒上的刻度，即可得到水的体积。
这种方法适用于测量较小体积的水，且要求测量过程中操作细致，以减少误差。
二、重量法重量法是通过测量水的重量来计算其体积。
因为水的密度在一定条件下是已知的，通常为 1 克/立方厘米。
具体操作时，先称出空容器的质量，然后将水装入容器中，再次称重。
两者的差值即为水的质量。
通过质量除以水的密度，就可以得到水的体积。
这种方法适用于较大水量的测量，但需要精确的称重设备，并且要考虑温度对水密度的影响。
三、流速法流速法常用于测量流动水体的水量。
其原理是测量水流的速度和过水断面的面积，然后通过计算得到水量。
例如，在河流中，可以使用流速仪测量水流速度。
同时，通过测量河流的宽度和深度来确定过水断面的面积。
水流速度乘以过水断面面积再乘以时间，就能计算出一定时间内流过的水量。
流速法的准确性取决于流速测量的精度和过水断面面积测量的准确性。
四、水表计量法水表是日常生活和工业生产中常用的水量测量设备。
它通过内部的机械或电子装置，记录流经水表的水的体积。
家用水表通常根据用水量的多少进行累计计数。
工业用水表可能具有更高的精度和更复杂的功能，能够实时监测和记录水量数据。
五、超声波法超声波法是一种非接触式的水量测量方法。
它利用超声波在水中传播的速度和时间来计算水流的速度和流量。
超声波传感器安装在管道的两侧或外部，发射和接收超声波信号。
根据信号的传播时间差，可以计算出水流速度，进而确定水量。
这种方法适用于大口径管道和不便于安装其他测量设备的场合，但设备成本相对较高。
常用流量测量的主要方法
淮安嘉可自动化仪表有限公司常用流量测量的主要方法由于流量检测的复杂性和多样性，流量检测的方法非常多，常用于工业生产中的有10多种。
流量测量与仪表可以分为测量瞬时流量和总流量两类。
生产过程中流量大多作为监控参数，测量的是瞬时流量，但在物料平衡和能源计量的贸易结算中多数使用总量表。
有些流量计备有累积流量的装置，可以作为总量表使用。
也有一些总量表备有流量的发讯装置用来测量瞬时流量。
按测量方法和结构分类，大致可以分成两大类：测量体积流量和测量质量流量。
1、测体积流量测体积流量的方法又可分为两类：容积法（又称直接法）和速度法（又称间接法）。
（1）容积法。
在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续不断地进行度量，以排出流体的固定容积数来计算流量。
流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。
容积法受流体流动状态影响较小，适用于测量高粘度、低雷诺数的流体。
根据回转体形状不同，产品有适于测量液体的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计（罗茨流量计）、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式流量计等。
（2）速度法。
速度法先测出管道内的平均流速，再乘以管道截面积淮安嘉可自动化仪表有限公司求得流体的体积流量。
速度法可用于各种工况下的流体的流量测量，但测量平均流速受管路条件影响较大，流动产生的涡流以及截面上流速分布不对称等都会影响测量精度。
基于速度法测量流量的方法主要有以下几种。
a.差压式。
又称节流式，利用节流件前后的差压和流速关系，通过差压值获得流体的流速。
b.电磁式。
导电流体在磁场中运动产生感应电势，感应电势大小与流体的平均流速成正比。
c.旋涡式。
流体在流动中遇到一定形状的物体会在周围产生有规则的旋涡，旋涡释放的频率与流速成正比。
d.涡轮式。
流体作用在置于管道内部的涡轮上使涡轮转动，其转动速度在一定流速范围内与管道内流体的流速成正比。
e.声学式。
根据声波在流体中传播速度的变化得到流体的流速。
f.热学式。
利用加热体被流体的冷却程度与流速的关系来检测流速。
流体力学实验_第四章流速与流量测量 [兼容模式]
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管柄堵塞的影响：毕托管管柄堵塞使流体过流面积 减小，流速增加，静压减小，总压不变。毕托管管柄 直径≤1/50管道直径且插入深度≤管道半径时可忽略
横向流速梯度的影响：毕托管头部与流体之间的相 互作用引起邻近流线的微小位移，使较高流速区的流 线移至总压孔处，总压增大。通过测压位置修正。
考虑温度效应，可采用
E 2 (Tw Te )( A BU n )
n
分段拟合多项式，即 E 2 ( Ai BiU CiU 2 DiU 3 ) 1 40
将热线风速仪的输出电压E和已知流动速度U直接联系在 一起，对每一个流速U，对应一个电压E值做出E-U曲线，也
就是校准曲线。
(1) 校准的原因
热线热膜探针的性能是随制造工艺、探针尺寸和金属丝、 膜的材料而异的，即使是相同的材料、制造工艺、尺寸， 其性能也不可能完全一样；
探针的性能和流体的温度、密度以及测量时的气压有关； 探针的性能也和实验室环境条件、污染情况有关； 探针使用后会发生老化； 探针的性能和流速范围有关； 探针在测量中是和仪器结合在一起使用的，真正的相应
对于给定的热线，e , R0 , A, B都为常数，因此 Iw, Rw,U 之间
存在确定的函数关系。
恒流静态方程
当工作电流 Iw＝常数时，Rw和U之间具有如下关系：
Rw
R0 ( A B Iw2e R0 ( A
U B
) U
)
恒流式热线风速仪
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恒温静态方程
当工作电阻 Rw ＝常数时，Iw 和U之间具有如下关系：
Rw
流量测量方法
流量测量方法
一、简介
流量测量是指使用流量计量装置对流体介质（水、液体、气体等）进行实时、连续、准确的流量监测，具有精度高、扩展性好、可靠性高等特点。
常见的流量计量方法主要有容积法、压力差法、块阻塞法、涡街流量法、电磁流量法、质量修正法等。
二、容积法
容积法是一种简易的流量测量方法，也称为液体容积法、气体容积法。
它是根据液体、气体体积的变化而计算出流量的，它最主要的优点是结构简单，成本低廉，容易实现，但不适合于高压介质中的流量测量。
三、压力差法
压力差法是一种流量测量的常用方法，它利用两个流量检测器的压力差来检测流量。
压力差法的优点是可以在高压介质中测量流量，但结构复杂，安装和维护困难。
四、块阻塞法
块阻塞法是一种流量测量的古老方法，通常在水系统中使用。
它采用定形的阻塞物检测水流量，被阻塞物受力的大小可反映出水流量的情况，但该方法不能测量高压介质中的流量。
五、涡街流量法
涡街流量法是一种新型的流量测量方法，其原理是对流体中的涡流进行检测，涡流的大小可以反应出流量的大小。
它能够测量高压介
质中的流量，但其仪器费用昂贵，难于安装和维护。
六、电磁流量法
电磁流量法是利用流体导电性，在流体中植入电极，利用电磁感应原理来测量流体流量。
它可以在高压介质中测量流量，结构复杂，安装和维护困难。
七、质量修正法
质量修正法是一种新型的流量测量方法，基本原理是将介质的流量折算成介质的质量流量，再根据介质的密度、介质的温度等物理参数来进行修正，从而精确测量出介质的流量。
质量修正法具有精度高、可靠性强、耐久性强等优点。
流量测量原理
流量测量原理
流量测量原理是指通过测量管道中流动流体的体积或质量来评估其流量大小的方法。
流量是指单位时间内流过管道横截面的流体体积或质量的大小。
常见的流量测量原理包括以下几种：
1. 差压法：利用管道中流体速度变化引起的压力差来测量流量。
常见的差压式流量计包括孔板流量计、喷嘴流量计、短径喉流量计等。
2. 超声波法：利用超声波在流体中传播的速度与流体流速成正比的原理来测量流量。
超声波流量计广泛应用于工业领域和生活中的热水计量等。
3. 电磁感应法：通过测量流体中导电性物质受外磁场作用时产生的感应电动势来估算流量大小。
电磁流量计适用于测量导电性液体和气体的流量。
4. 质量平衡法：根据流体中所含物质的质量变化来测量流量。
常见的质量平衡式流量计包括热式质量流量计和冷式质量流量计。
5. 涡街法：利用流体通过器件时产生的涡街频率与流速成正比的特性来测量流量。
涡街流量计适用于液体和气体的流量测量。
以上是常见的几种流量测量原理，不同的原理适用于不同的流
体和工况。
选择合适的流量测量原理是确保测量准确性的重要因素。
第四章 流量检测(容积式、速度式、质量式测量技术))
第二节 速度式流量测量方法
2 工作原理
2)工作原理： （1）在仪表中装一旋转叶轮，流体流过时，推动 涡轮旋转，涡轮的转速与流速成正比。 （2）涡轮转动时，涡轮上导磁的叶片顺次接近管 壁上的线圈，改变线圈磁回路的磁阻，使线圈 磁通量发生变化，产生与流量成正比的脉冲信 号。 （3）将此脉冲转换成电流信号给出瞬时流量信 号，累积得到累计流量，这种将转速转换成脉 冲信号的方法叫磁阻法。
b 实际上，涡轮流量计出厂时，ζ值由 厂家根据适用的流体标定给出。
第二节 速度式流量测量方法
4 涡流流量计使用的注意事项 注意：1）仪表允许的使用特性在曲线的平直部 分。 ζ的线性度±0.5% ，复现性±0.1% 。 2）仪表前后要有直管段。前15D，后5D。 防止 管内流速分布不均匀的影响。。 3）仪表前加滤网，防止杂质进入。使用时不超 过规定的最高工作温度，压力和转速。水平安 装，加逆止阀。
1 椭圆齿轮流量计：齿轮旋转，每转一周，排出 四份齿轮和仪表壳体之间形成的月牙空腔容积 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。 2 腰轮流量计：通过壳体外轴上的一对啮合齿轮 带动两腰轮，排出流量。可用来测液体，气体。 3 刮板式流量计：转子带动刮板在凸轮外缘滚动， 转子每转一周就有计量容积液体排出。 4 湿式流量计用于实验式气体容积流量测量。气 体从水面下中心位置气体入口进入，推动转翼 转动，从气体出口排出。
第一节 容积式流量测量方法 六、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。
第二节 速度式流量测量方法
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 v A ， 如测得是某点流速v，则体积流量 qv KvA ， K为平均流速与被测点流速的比值。 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。 2）要充分了解被测流体的速度分布。
第四章 流量测量
腰轮流量计：
旋转活塞式流量计
1－液体入口； 2－隔板； 3－液体出口； 4－活塞轴； 5－计量室轴； 6－计量室； 7－旋转活塞 1 2 6 5 4
7 3
刮板式流量计
优点：测量精确，不需要直管段，流体黏 度影响小： 缺点：要求被测流体清洁，不含颗粒物， 结构中有活动部件。
速度流量计——叶轮式流量计
电磁流量计的结构
电磁流量计
优点： 不产生的压力损失 实际上不受流体密度、粘度、温度、 压力 变化 的影响 缺点：不能测量电导率很低的液体，如石油 制品和有机溶剂等。不能测量气体、 蒸汽 。不宜用于较高温度的液体 。 注：不要在上游接截止阀。
电磁流量计
【电磁流量计特点】 NV2118D智能电磁流量计 是我 公司采用国内外最先进技术研制 开发的全智能型电磁流量计，广 泛应用于化工化纤、食品、造纸、 制糖、矿冶、给排水、环保、水 利水工、钢铁等工业领域中，用 来测量各种酸碱、泥浆、纸浆等 导电液体介质的体积流量。其全 中文电磁内核转换器采用高速中 央处理器。计算速度非常快、精 度高，测量性能可靠。
安装要求
（1）.流量传感器可安装在室内或室外，避开高压线、旋 转机械设备、有毒有害环境、强烈机械振动等危及人身和 仪表安全的环境，及与流量传感器使用条件不相符的温度、 湿度环境。选择在安全，便于安装、调试和检修，环境比 较好的地方。 （2）.在设计流量传感器安装位置时，除了考虑直管段条 件外，还应给流量传感器的周围留有足够的操作空间，以 方便安装、调试和检修。特别是要给人留有安全、方便的 操作空间。仪表被安装在高空时，应制作操作平台，确保 人在高空操作的安全。 （3）.流量传感器可以安装在水平、垂直或倾斜的管道上。 但当测量液体时，安装在垂直或倾斜的管道上的流量传感 器，必须保证液体的流向自下而上，以保证管道内充满液 体，以及抵消附加重力的冲击.
流体流量的测量要点
2.4 流体流量的测量本节重点： 孔板流量计与转子流量计的原理、特点等。
难点： 流量方程的推导。
2.4.1 孔板流量计孔板流量计的结构与测量原理 孔板流量计属于差压式流量计，是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量的。
孔板流量计的节流元件为孔板，即中央开有圆孔的金属板，其结构如图2-19所示。
将孔板垂直安装在管道中，以一定取压方式测取孔板前后两端的压差，并与压差计相连，即构成孔板流量计。
在图2-19中，流体在管道截面1-1′前，以一定的流速u 1流动，因后面有节流元件，当到达截面1-1′后流束开始收缩，流速即增加。
由于惯性的作用，流束的最小截面并不在孔口处，而是经过孔板后仍继续收缩，到截面2-2′达到最小，流速u 2达到最大。
流束截面最小处称为缩脉。
随后流束又逐渐扩大，直至截面3-3′处，又恢复到原有管截面，流速也降低到原来的数值。
流体在缩脉处，流速最高，即动能最大，而相应压力就最低，因此当流体以一定流量流经小孔时，在孔前后就产生一定的压力差21p p p -=∆。
流量愈大，p ∆也就愈大，所以利用测量压差的方法就可以测量流量。
孔板流量计的流量方程 孔板流量计的流量与压差的关系，可由连续性方程和柏努利方程推导。
如图，在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂时不计能量损失，有2222112121u p u p +=+ρρ 变形得 ρ2121222p p u u -=- 图2-19 孔板流量计或ρpu u ∆=-22122由于上式未考虑能量损失，实际上流体流经孔板的能量损失不能忽略不计；另外，缩脉位置不定，A 2未知，但孔口面积A 0已知，为便于使用可用孔口速度u 0替代缩脉处速度u 2；同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上，所以引入一校正系数C 来校正上述各因素的影响，则上式变为：ρpCu u ∆=-22120 （2-26）根据连续性方程， 对于不可压缩性流体得 11A A u u = 将上式代入式（2-26），整理后得 ρpA A C u ∆-=2)(12100 （2-27）令 2100)(1A A C C -=则 ρpC u ∆=200 （2-28）将U 形压差计公式p 1-p 2=Rg(ρi -ρ)代入式（2-28）中，得ρρρ)(2000-=Rg C u (2-28a)根据u 0即可计算流体的体积流量ρρρ)(2q 00000v -==Rg A C A u (2-29)及质量流量)(2q 000m ρρρ-=Rg A C (2-30)式中C 0称为流量系数或孔流系数，其值由实验测定。
流量流速的测定及常见流体测速仪
流量流速的测定及常见流体测速仪如何测定流体的流速和流量关于流体力学来讲是一门超级重要的研究，现在，有关流体的测量与咱们的生活息息相关。
由于实际流动超级复杂，实验研究和流体测量仍然是查验理论分析和数值计算结果最终的具有说服力的方式。
那么该如假设测定流量及流速呢？关于流体流量的测定，有以下几种常见的仪器。
1.文丘里管流量计文丘里管由渐缩管、中间的喉部断面和渐扩管组成，渐缩管内速度增加，压力下降，渐扩管内动能又转变成压力能，速度减小，压力增加。
因为压力与流速有关，因此能够用来测流量。
如图7.7所示，以管道轴线为基准面，1和2两断面间伯尽力方程为 g vp z g v p z 2222222111++=++γγ 代入持续性方程，得：2121v A A v =喉部理想流速为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-=γγ22112122()(2)(11p z p z g A A v文丘里管能够精准测量管道内流体流量，除安装费用外，文丘里管唯一的不足是在管路中增加一个摩擦损失。
事实上，所有损失都发生在渐扩管中，即图中2和3断面间，一样为静压差的10%到20%。
为了测量精准，在文丘里管前面应该至少有管道直径的5～10倍的直管段。
所需要的直管段长度取决于入口断面的条件。
随管径比率增加，入口断面处流动阻碍增大。
压力差测量应该用管道周围的环形测压管，并保证在两个断面处有适当的开孔数。
关于一个给定的文丘里管，除特殊给定外，通常假设雷诺数超过l05，μ值依如实验确信，称为文丘里管系数。
它的值约在0.95～0.98之间。
文丘里管长期利用后μ可能下降l%～2%。
2.节流式流量计结构简单，无可动部件；靠得住性较高；复现性能好；适应性较广，它适用于各类工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，能够配用通用差压计；装置已标准化。
安装要求严格；流量计前后要求较长直管段；测量范围窄，一样范围度为 3 : 1；压力损失较大；关于较小直径的管道测量比较困难 ；精准度不够高(±1%~ ±2%)。
流量测量的测量方法
流量测量的测量方法
流量测量的方法有很多种，以下是几种常见的测量方法：
1. 直接测量法：通过使用流量计等装置直接测量流体通过的体积或质量来进行流量测量。
直接测量法的精度较高但成本较高，适用于需要高精度流量测量的场合。
2. 差压法：利用流体通过管道时产生的差压与流量之间的关系进行测量。
常见的差压流量计有孔板流量计、喷嘴流量计、流量节流装置等。
3. 流速法：通过测量流体通过管道时的平均流速和管道截面积来计算流量。
常见的流速测量方法有电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计等。
4. 体积法：通过测量单位时间内流体通过的体积来计算流量，常见的体积流量计有转子流量计、滚珠流量计等。
5. 质量法：通过测量单位时间内流体通过的质量来计算流量，常见的质量流量计有质量流量传感器、质量流量计等。
6. 瞬时法：利用流体通过管道时的瞬时流速进行测量。
常见的瞬时流量测量方法有皮托管法、热敏电阻法、电磁感应法等。
不同的测量方法适用于不同的流体和测量要求，选择适合的测量方法可以提高测量的准确性和可靠性。
流体流量的测量方法
对于工业圆管，一般Rel=1000~105。对于工业测量， 可认为St基本不变。 体积流量： D 2
qV 4 v
v 为无柱体处管内截面平均流速；
D为管道直径。
由连续性原理得： A V v Av AV 、A分别为柱体、无柱体处流通截面积。 截面比 m AV v
A v
对于直径为D的圆管有：
•
•
质量流量： qm
qV 容积流量：
dm dt
(kg/s)
(m 3 /s)
dV dt
qm qV
• 对于气体流量，常将测得的体积流量qV换算成标 准状态下的体积流量qVn，称为标准体积流量 （m3/s）。
迄今为止，存在流量测量的准确度较低、 流量计通用性差等问题。产生的原因有： 1）流动状态的多样性。如，层流、紊流；旋 转流、脉动流等。 2）流体性质的多样性。如，流体粘度的差别； 单相流体与多相流体的区别等等。由于这 些物性会影响流动状态，在流量测量中必 须加以修正，但又很难精确。
为了使K确定，需要形成典型的层流或紊流分 布。 速度式流量计的特点：要求在流量计前后有 足够长的直管道。
1 漩涡流量计
1）测量原理 在流体中垂直于流向插入一根有对称形状的非流线 型柱体。该柱体即成为一个漩涡发生体。当流速 大于一定值时，在柱体的下游形成“卡门涡街”。
当h/L=0.281时，“卡门涡街”是稳定的。 此时，单侧的漩涡产生频率f与柱体两侧的流速 v有以下关系： f=St· v/l， v=f· l/St 式中 St－斯特劳哈尔数，无量纲。是以柱体 特征尺寸l计算流体Rel的函数。Rel在500～ 1.5×105范围内，St基本不变。 注意，f只与流速有关，而与流体的物性无关。
3）管路系统的多样性。如，管壁光滑与粗糙 情况不同；管道截面积大小不同；管道的 直与弯曲的区别等等，都会影响流动状态。 因此，应针对被测对象（流体和管路） 的实际情况选择合适的流量计。 使用时，应认真了解流量计的工作原理 和充分满足技术要求。否则很难达到预期 的准确度。
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• 特点
1）精度较高（0.5%）； 2）测量范围宽,量程比大（qmax/qmin=6～10）； 3）惯性小，响应快（1～50ms）； 4）耐高压，压力损失小； 5）安装检修方便，耐腐蚀，适用流体多；
• 缺点
1）要求流体的清洁度高，不能夹杂物或固体颗粒； 2）不适于测量粘度过大的液体的流量。
第四章 流量测量
第一节 概述
一、基本概念
流量（瞬时流量）
质量流量
体积流量
累积流量
第一节 概述
二、流量测量的主要方法和分类
差压式：节流变压降式：孔板 喷嘴 节流变截面：浮子 靶式 动压管式：毕托管 均速管） 速度式：涡轮式 涡街式 电磁式 超声波式 容积式：椭圆齿轮式 腰轮式 刮板式 质量式：科氏力
三、电磁流量计
• 测量原理
导电的流体介质在磁场中作垂直 方向流动而切割磁力线时，会在管道 两边的电极上产生感应电动势
E BDv
2 D qv D v E 4 4B
2
三、电磁流量计
• 组成 变送器——将流速（流量）信号转变为感
应电动势；
转换器——将变送器送来的电压信号放
一、节流变压降式流量计
• 流量公式：
qv a
4
d
2
2
p a
4
d
2
2
2
p
d D
• 流量系数 α与下列因素有关： • 节流件的形式、β 值、雷诺数、管道粗 糙度及取压方式等 • 对于可压缩流体 流量公式：
2 2 2 2 2 qv a d p a D p 4 1 4 1
• 缺点：
1）只能用于清洁液体和气体，不能测量悬浮颗粒和气泡 超过某一范围的液体，会影响声传播； 2）准确度不高，在2％左右；流体的声速是温度的函数， 流体的温度变化会引起测量误差；流速沿管道的分布情 况会影响测量结果，需要进行修正。
第四节 容积式流量测量
测量原理： 让被测流体充满具有一定容积 的空间，然后再把这部分流体从出 口排出，根据单位时间内排出的流 体体积可直接确定体积流量
第二节 差压式流量测量
一、节流变压降式流量计 二、标准节流装置 三、其他差压式流量计
一、节流变压降式流量计
• 节流测量原理：
对于一定形状和尺寸的阻力件，一 定的测压位置和前后直管段，在一定的 流体参数情况下，阻力件前后的差压与 体积流量之间有一定的函数关系
1：节流装置 2：压力信号传输管 3：差压仪表
p1 v p2 v 2 2
2 1 2 2
• 根据流体的连续性方程，有
4
D v1
2
4
d v2
'2
流体流经截面2的体积流量为：
qv
4
d v
'2
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 得体积流量：
1 2 2 qv d ( p1 p2 ) ' d 4 4 1 ( ) D
存在的问题：
四、超声波流量计
四、超声波流量计
• 传播时间法： （时差法、相差法、频差法） 根据流体的流速不同，从而超声波传播的 速度不同来测量流速的。
四、超声波流量计
• 多普勒法 利用流体中固体微粒或气泡对超 声波的散射所产生的多普勒频移来确 定流体速度
便携式
一体式标准管段式
手持式
• 特点
1）可安装在管道外壁上，实现不接触测量； 2）能用于任何液体，特别是具有高粘度、强腐蚀性、非 导电性、放射性流体的流量测量； 3）价格不会随管道口径变化，特别适合大口径管道的液 体流量测量。
1－上游侧第二个局部阻力件；2－上游侧第一个局部阻力件 3－节流件；4－下游侧第一个局部阻力件
二、标准节流装置
1．标准节流件
• 标准孔板 • 标准喷嘴
• 标准孔板
d>=12.5mm
0.2 0.75
E=0.02~0.05D e=0.005~0.02D
50mm D 1000 mm
4st
mdf kf
三角柱漩涡流量计框图
• 特点：
1）精确度比较高（1%～2%） 2）测量范围宽（量程比10：1或20：1） 3）无可动部件，可靠性高，压损小 4）结构简单牢固，安装维护方便费用较低； 5）适用流体种类多，可适用液体、气体、蒸 气和部分混相流体的流量测量。 • 安装：对直管段要求高
2．取压方式和取压装置
• 取压方式 • 标准取压装置 1) 角接取压装置 2) 法兰取压装置
二、标准节流装置
3．节流件前后的直管段
由局部阻力件形式、节流件类型以及 直径比决定。
三、其他差压式流量计
• 皮托管
• 均速管 • 浮子（转子）流量计（恒压降 变截面流量计、变面积流量测 量、面积流量测量）
q m a
4
d
2
2 1 p a
4
D
2
2
2 1 p
• 流量测量的温度压力补偿
• 为什么要进行补偿？
二、标准节流装置
• 流体和管道条件:
只适用于测量圆形截面管道中的单相、 均质流体的流量，流体流经节流件前应 达到充分紊流，流速为亚音速。
二、标准节流装置
• 组 成：标准节流件＋取压装置＋直管段
一、节流变压降式流量计
• 测量系统组成：
压力 信号
流量信号
G
节 流 装 置
P1、P2
压 力 信 号 管 路
压力 信号
ΔP
P1、P2
差 压 计
I
流 量 显 示
一、节流变压降式流量计
• 流量公式推导： • 设流经水平管道的流体为不可压缩性流体， 并忽略流动阻力损失，对截面1、2写出下 列伯努利方程：
大，并且线性地转换成标准电信号输出。
• 特点： 1）无机械惯性，反应灵敏，可测瞬时脉动流量； 2）无可动部件，也无插入管道的阻力件，故压力损失小； 3）可测量具有一定电导率的酸、碱、盐溶液，脏污介质、 腐蚀性介质以及含有固体颗粒（泥浆、矿浆等）悬浊性液 固两相流的液体流量； 4）测量范围宽。 • 缺点： 1）被测流体必须是导电的，不能测量气体、蒸汽和石油制 品等含有大量气体和电导率很低的液体流量； 2）由于测量管内衬里材料和电气绝缘材料的限制，不能用 于测量高温介质的流量； 3）易受外界电磁干扰的影响。
4．安装
二、涡街流量计
• 测量原理 在流体中放置一个有对称形状的 非流线型阻流体（漩涡发生体）时， 从阻流体下游两侧就会交替产生两列 有规则的漩涡（卡门涡街）。 在一定的流量范围内漩涡分离的 频率与管道内的平均流速成正比，与 阻流体的宽度成反比。
st f v md
qv
4
D2 v
D 2
思考题：
1、常用的流量测量方法有哪些？ 2、节流式流量计由哪几部分组成， 其测量原理是什么？ 3、标准节流装置 4、常用的标准节流件和取压方式？
思考题：
5、涡轮流量计的组成部分？特点？ 使用注意事项？ 6、涡街、电磁、超声波流量计的工 作原理和特点？
第三节 速度式流量测量
一、涡轮流量计 二、涡街（漩涡）流量计 三、电磁流量计 四、超声波流量计
一、涡轮流量计
• 测量原理与结构 利用置于流体中的涡轮的旋转 角速度与流体速度成比例的关系， 通过测量涡轮的转速来反映通过管 道的体积流量
vtg r
qv Av
Ztg f qv kq v 2rA
0.2 0.75
• 标准喷嘴
圆弧形的收缩部分和 圆筒形的喉部组成
• 标准孔板和标准喷嘴性能比较 ：
1）标准孔板比标准喷嘴加工方便、安装 容易、省料、造价低； 2）测量高温高压蒸汽或具有腐蚀性流体 时，喷嘴较孔板合适； 3）孔板测量误差较喷嘴大，压力损失也 比标准喷嘴大。
二、标准节流装置