流 量 测 量 及 仪 表

式 文丘里管 液,气,蒸汽 100 ~ 1200
要大 要中 要小
分
均速管
液,气,蒸汽 25 ~ 9000
±1
要小
类
转子流量计
液,气
4 ~ 150
±2 垂直
靶式流量计
液,气,蒸汽 15 ~ 200
±1 ~ 4
要小
弯管流量计
液,气
±0.5 ~ 5
要小
流量测量及仪表
容积式流量计 直接对仪表排出的定量流体计数确定流量。
度
替出现的漩涡，并随着流体流动，在下游形成两列不对称 “卡门涡街” 。
式
流
量
计
流量测量及仪表
涡街流量计
漩涡发生的频率 ：f
S
r
v1 d
Sr
v md
速
v1—旋涡发生体两侧平均流速（m/s）;
度
Sr—斯特劳哈尔数;
式
d—旋涡发生体迎面宽度;
流
m—旋涡发生体两侧弓形面积与管道横截面面积之比.
量 计
管道内体积流量：
➢ 测量原理及流量方程
以实际采用的某种取压方式所得到的压差Δp来代替(p1-p2)
差 的值，同时引入流出系数C,得到：
压 式 流
qv
C d2 14 4
2 p d 2
4
2 p
量
计
qm
C d2 14 4
2p d 2
4
2p
流量测量及仪表
节流式流量计
➢ 测量原理及流量方程
对于可压缩流体，考虑到节流过程中流体密度的变化而引
涡轮流量计 ➢ 工作原理
流量测量及仪表
速 度 式 流 量 计
涡轮流量计 ➢ 工作原理
流量测量及仪表
速 度 式 流 量 计
涡轮流量计 ➢ 结构
流量测量及仪表
速 度 式 流 量 计
流量测量及仪表
涡街流量计
➢ 工作原理
在均匀流动的流体中，插入一个具有非流线型截面的称为
速 漩涡发生体的柱体，则在其两侧会产生旋转方向相反、交
可测流体 适用管径(mm) 精度(%) 直管段 压损
差压式 + 密度 间 接 体积式 + 密度 式
差压式 + 体积式
液,气 液,气 液,气
流量测量及仪表
节流式流量计 ➢ 测量原理及流量方程
差
压 式 流
p1
v
2 1
p2
v
2 2
1 2 2 2
量
计
v 11
4
D2
v 22
d
4
'2
流量测量及仪表
节流式流量计
容 驱动。 积 式 流 量 计
流量测量及仪表
腰轮流量计
腰轮流量计除可测液体外，还可测量气体，最高精度可达 ±0.1％，可做标准表使用；最大流量可达1000m3/h。
容 积 式 流 量 计
流量测量及仪表
刮板流量计
转子在流量计进、出口差压作用下转动，每当相邻两刮板 进入计量区时均伸出至壳体内壁且只随转子旋转而不滑动 ，形成具有固定容积的测量室，当离开计量区时，刮板缩
容 积 式 流 量 计
由于椭圆齿轮容积流量计直接依靠测量轮啮合，因此对介 质的清洁要求较高，不允许有固体颗粒杂质流过流量计。
流量测量及仪表
腰轮流量计
腰轮流量计又称罗茨流量计，其工作原理与椭圆齿轮流量 计相同。腰轮流量计的转子是一对不带齿的腰形轮，在转 动过程依靠套在壳体外的与腰轮同轴上的啮合齿轮来完成
5. 其他方法。
流量测量及仪表
差压式流量计
流体流过管道中的阻力件时，产生的压力差与流量之间有 确定的关系，通过测量差压值求得流量。
流
流量计名称 可测流体 适用管径(mm) 精度(%) 安装 直管段 压损
量
孔板
液,气,蒸汽 50 ~ 1000
仪
节 流 喷嘴
液,气,蒸汽 50 ~ 500
±1 ~ 2
表
Re＜2320时为层流，Re＞2320时为紊流。
流量测量及仪表
流速分布
流体有粘性，当它在管内流动时，即使是在同一管路截面
上，流速也因其流经的位置不同而不同。越接近管壁，由
于管壁与流体的粘滞作用，流速越低；管中心部分的流速
最快。流体流动状态不同将呈现不同的流速分布。
基 当管内流体为层流状态时，沿半径方向上的流速分布可用
质 仪表。 量 流 量 计
流量测量及仪表
科里奥利质量流量计
当质量为m的质点以速度υ对p轴作角速度ω旋转的管道内移 动时，质点受到两个分量的加速度及其力。 ①法向加速度：即向心力加速度αr，其量值等于ω2r，方向
质 朝向P轴。 量 ②切向加速度：即科里奥利加速度αt，其量值等于2ωv，方 流 向与P轴垂直。 量 计
流量测量及仪表
科里奥利质量流量计
当密度为ρ的流体在旋转管道中以恒定速度v流动时，任何
一段长度Δx的管道都将受到一个ΔFc的切向科里奥利力。
法拉第电磁感应定律：导体在磁场中切割磁力线运动时产
速 生感应电动势。 度 式 流 量 计
流量测量及仪表
电磁流量计
导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，与流动
方向垂直的方向上产生与流量成比例的感应电势 ：
速
E kBvD
度
式
流
量 管道内体积流量：
计
qv
D 2v
4
D 4kB
E
E K
K
4kB D
流量测量及仪表
流量测量方法 流量测量方法大致可以归纳为以下几类：
1. 利用伯努利方程原理，通过测量流体差压信号来反
基
映流量的差压式流量测量法；
本
2. 通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量测
概
量法；
念
3. 利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量；
4. 以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法；
差 入流束膨胀系数ε进行修正采用节流件前的流体密度ρ，由 压 此流量公式可更一般的表示为：
式 流
qv
d 2
4
2 p
量
计
qm
d
4
2
2p
流量测量及仪表
节流式流量计 ➢ 孔板
差 压 式 流 量 计
流量测量及仪表
节流式流量计 ➢ 文丘里管
差 压 式 流 量 计
流量测量及仪表
节流式流量计
节流式流量计主要由两
流量测量及仪表
流量测量及仪表
流量测量及仪表
雷诺数
雷诺数是流体流动的惯性力与粘滞力之比。
Re vd vd
基
Re—雷诺数 (无量纲);
本
v--流过横截面的平均流速 (m/s);
概 念
ρ—流体的密度 (kg/m3);
d—管道内径 (m);
μ—动力粘度 (N.s/m2);
ν—运动粘度 (m2/s).
qv
D 2v
4
D 2 md 4 Sr
f
流量计的仪表系数 ：K
f qv
D 2md 4S r
涡街流量计输出的脉冲频率信号不受流体物性和组分变化
的影响
流量测量及仪表
涡街流量计
K与旋涡发生体,管道的几何尺寸,斯特劳哈尔数Sr有关；
Sr 为无量纲参数,它与旋涡发生体形状及雷诺数有关；
速 K在一定雷诺数范围内仅与旋涡发生体及管道的形状尺寸 度 等有关。 式 流 量 计
部分组成：节流装置和
测量静压差的差压计。
差
压
节流装置是安装在流体 管道中，使流体的流通
式 截面发生变化，引起流
流 体静压变化的一种装置
量 计
。常用的节流装置有文 丘利管、喷嘴和孔板， 如图所示。
流量测量及仪表
转子流量计
➢ 测量原理及流量方程
根据流体连续性方程和伯努利方程，转子流量计的体积流
差 量可表示为：
在管道直径确定，磁感应强度不变的条件下，体积流量与 电磁感应电势有一一对应的线性关系，而与流体密度、粘 度、温度、压力和电导率无关。
流量测量及仪表
电磁流量计 ➢ 传感器结构
速 度 式 流 量 计
流量测量及仪表
电磁流量计
➢ 电磁流量计的发展──励磁方法
1.直流励磁；
速 2.交流励磁 (50Hz或60Hz工频)；
的浆液及腐蚀性介质的流量。
差
压 式
F
k
2
v
2 AB
流
F—流体对靶的作用力;
量
v—流体流速;
计
ρ—流体密度;
AB—靶的受力面积.
流量测量及仪表
靶式流量计
管道直径为D，靶直径为d，环隙通道面积为A，则可求出 流体体积流量为：
差 压
qv A u
F D2 d 2 2k d
式
流
量
计
流量测量及仪表
椭圆齿轮流量计 每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。
涡街流量计 ➢ 结构
流量测量及仪表
速 度 式 流 量 计
流量测量及仪表
涡街流量计 ➢ 涡街信号的检测方式
速
度
检测方法
热敏式
超声式
应变式
式
前置放大器 恒流放大器 选频放大器 恒流放大器
流
量
检测方法
应力式
电容式
光电式
计
前置放大器 电荷放大器 调谐-振动放大器 光电放大器
流量测量及仪表
电磁流量计
➢ 工作原理
本 下式表示：
概 念
ux
u max
1
rx R
2
ux—距管中心距离rx处的流速;
umax—管中心处最大流速;
rx—距管中心径向距离;
R—管内半径.
流量测量及仪表
流速分布
当管内流体为紊流状态时，沿半径方向上的流速分布为：
1
ux
u
max
1
rx R
n
基
n—随流体雷诺数不同而变化的系数
本
概
念
圆管内的流速分布
➢ 多普勒超声波流量计工作原理
速 度
由于c>>v，所以：
f2
f1
c
v cos c
f
f2
f1
2v
cos c
f1
式
流 体积流量为：
量 计
qV
Ac f 2f1 cos
流量测量及仪表
科里奥利质量流量计
➢ 工作原理
利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量 流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量
速
t AB t BA
D
度 式
流速为：
v D t BA t AB D
t
sin 2 t AB t BA sin 2 t AB t BA
流 量 计
体积流量为：qV
D3 4 sin 2
t t AB t BA
流量测量及仪表
超声波流量计
➢ 时差式超声波流量计的种类
1.外夹式；
速
只能测液体。
度
方便的流量比对仪器。
式
流 2.管段式：
量
①.单声道；
计
②.多声道。
可测液体和气体。精度很高。
流量测量及仪表
超声波流量计
➢ 多普勒超声波流量计工作原理
1842年奥地利科学家 Christian Doppler从火车汽笛声中发现
速 了声音频率随速度变化的现象。后来人们称之为多普勒效 度 应。 式 流 量 计
流量测量及仪表
量
涡轮流量计
液,气
4Leabharlann Baidu~ 600
±0.1~0.5 过滤 要 小
仪
涡街流量计
液,气,蒸汽 15 ~ 300
±0.5 ~ 1
要小
表
电磁流量计
导电液体 6 ~ 3000
±0.3 ~ 1
分
超声波流量计 液,气
>10
±0.15~1
类
要无 要无
流量测量及仪表
质量流量计
直接式： 直接检测与质量流量成比例的量来质量流量。
流量计名称
可测流体 适用管径(mm) 精度(%) 直管段 压损
流
科氏质量流量计 液,气 15 ~ 200
±0.1~0.5 不要 小
量
直 接 冲量式质量流量计 固体粉料
±0.2~2
仪
式 热式质量流量计 气
20 ~ 500
±1 ~ 2 要 小
表
分 间接式： 同时测体积流量和流体密度来计算质量流量。
类
流量计名称
流
流量计名称 可测流体 适用管径(mm) 精度(%) 安装 直管段 压损
量
椭园齿轮流量计 液
仪
腰轮流量计
液,气
表
双转子流量计 液
10 ~ 400
分
刮板流量计
液
类
±0.2 ~
±0.5
±0.2
装
大
过 滤
大
器 不要 中
小
流量测量及仪表
速度式流量计 通过测量管道截面上流体平均流速来测量流量。
流
流量计名称 可测流体 适用管径(mm) 精度(%) 安装 直管段 压损
超声波流量计 ➢ 时差式超声波流量计工作原理
超声波从上游到下游的传输时间为：
速 度
t AB
D / sin c v cos
式
流 超声波从下游到上游的传输时间为：
量 计
t BA
D / sin c v cos
流量测量及仪表
超声波流量计
➢ 时差式超声波流量计工作原理
时间方程为： 1 1 sin 2 v
度 3.低频方波励磁 (一般为⅛工频)； 式 流 4.其他励磁：
量
双频励磁；
计
三态波励磁。
流量测量及仪表
超声波流量计
超声波测流量的作用原理有时间差法、多普勒法、波束偏 移法、噪声法、相关法、流速—液面法等多种方法。
速 ➢ 时差式超声波流量计 度 式 ➢ 多普勒超声波流量计 流 量 计
流量测量及仪表
压 式
qv A
2 p
流
量
α—流量系数;
计
A—转子与锥形管间的环形流通面积;
ρ—流体密度;
Δp—差压.
流量测量及仪表
转子流量计
➢ 玻璃管转子流量计 ➢ 金属管转子流量计
差 压 式 流 量 计
流量测量及仪表
靶式流量计
靶式流量计是一种适用于测量高粘度、低雷诺数流体流量
的流量测量仪表，例如用于测量重油、沥青、含固体颗粒
容 入槽内，流体从出口排出，同时后一刮板又与其另一相邻 积 刮板形成测量室。转子旋转一周，排出4份固定体积的流体 式 ，由转子的转数就可以求得被测流体的流量。 流 量 计
流量测量及仪表
涡轮流量计
➢ 工作原理
在一定的流速范围内，涡轮的转速与流体的平均流速成正
速 比，通过磁电转换装置将涡轮转速变成电脉冲信号，以推 度 导出被测流体的瞬时流量和累积流量。 式 流 量 计
超声波流量计
➢ 多普勒超声波流量计工作原理
流体中的颗粒以与流体相同的速度v运动，流体中的声速为
速 c，发射超声波频率为f1，则由于颗粒反射而进入接收探头
度 式 流
的超声频率f2可表示为：
f2
f1
c c
v v
cos cos
量
θ为声波发
计
射(反射)方 向与流体流
动方向的夹
角。
流量测量及仪表
超声波流量计