第六章流量测量原理
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。
流量测量的方法及其原理
流量测量的方法及其原理流量可以根据被测物理量的不同分为质量流量（mass flow rate）和体积流量（volume flow rate）的测量，由于质量相对于体积是一个不变量，因此前者更为准确．二者的主要测量方法如下所述：1、质量流量（mass flow rate）的测量方法及其原理1.1 传送带的流量测量传送带的流量测量原理如图1所示，通过重力传感器测量传送带上长度为L部分的质量M，如果传送带的速度为v，质量流量为Q，那么，Q可以表示为：Q/(1)LMv图1 传送带的流量测量原理示意图1.2 Coriolis流量计Coriolis流量计多用于测量液体的质量流量，主要工作原理是通过测量在旋转管中的流体的Coriolis力，进而间接测得质量流量．1.3 热式质量流量计热式质量流量计多用于测量气体的质量流量，使流体通过加热装置，通过测量：a)流体温度的上升，b)把流体加热至一定温度时加热装置的功率，进而测得质量流量．1.4 通过测量体积流量与流体密度进行测量2、体积流量（volume flow rate）的测量方法及其原理2.1 压差流量计压差流量计的测量原理如图2所示：在流体通道管中加入一个障碍物（如，文丘里管），当流体通过障碍物时，其速度增加，对容器壁产生的压强减小，体积流量正比于约束装置前后流体压强之差的平方根。
图2 压差流量计的测量原理示意图图2中1P 对应通过障碍之前的位置，2P 对应流体通过障碍后压强为极小值的位置，体积流量Q 可以表示为： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=ρ)(2)/(1212122P P A A A Q (2) 其中，1A 与1P 分别表示流体通过障碍之前的横截面积以及压强，2A 与2P 分别表示流体通过障碍之后的横截面积以及压强，ρ表示流体的密度。
以上公式在实际应用之中有一定的不便，比如相应的横截面积1A 与2A 都不宜测得，因此，经常把公式(2)修正为： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=ρ)(2)'/'(1'212122P P A A A C Q D (3) 式(3)中，'1A 为流体通过障碍之前管道的直径，'2A 为障碍的直径，D C 是流量系数，与Reynolds 数以及管道与流体的直径差有关。
热工测量 第六章 流量
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一、差压流量计的组成
节流件和 取压装置 功能是将流 量信号转换 为差压信号 显示压差信号 或直接显示被 测流量 功能是将节流 装置前后的压 力信号送至显 示仪器
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二、节流件的工作原理
标准孔板
节流 现象 节流装置的作用在于 造成流束的局部收缩， 从而产生压差。 流束 收缩
三、关于刻度校正
原刻度介 质为水：
Q' = Q
(ρ (ρ
f f
− ρ ) ρ0
− ρ0 ) ρ
原刻度介质 为空气：
ρ0 Q' = Q ρ
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第三节 电磁流量计
电磁流量计是一种测量导电性流体 流量的仪表。它是无阻流元件，阻力损 失极微，流场影响小，精确度高，直管 段要求低，而且可测量含有固体颗粒或 纤维的液体，腐蚀性及非腐蚀性液体。
流过的流量越 大，节流装置 前后产生的压 差也越大，由 此通过测量压 差可测量流体 流量。
vr
流束收缩 最小截面
静压差△P 的产生
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三、流量基本方程式及压力损失公式
1. 不可压缩流体流量方程式
质量流量
= M α F0 2 ρ ( P 1 −P 2)
= α
体积流量
π
4
d 2 2 ρ∆P
流量测量
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流量是流体在单位时间内通过管道或设备 某横截面处的数量。 质量流量：是单位时间内通过的流体质量， 用M表示，单位为kg/s。 重量流量：是单位时间内通过的流体重量， 用w表示，单位为N/s。 体积流量：是单位时间内通过的流体体积， 用Q表示，单位为m3/s。
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第六章 流量测量(新)
第一节 流量测量的基本知识
一、流体的流量 流量的定义：流体流量是指单位时间内流过管道或明渠某一截 面流体的量，也称为瞬时流量。 在某一段时间间隔内流过某一截面的流体的量称为流过的总量， 也称作积分流量或累积流量。总量除以得到总量的时间就称为 该段时间内的平均流量。 流体流量的表示：一般可分为质量流量 qm 和体积流量 qV。 两 者之间满足以下关系：
式中
n——椭圆齿轮的旋转次数；V0——半月形测量室 的容积； R——容积室的半径； a，b——椭圆齿 轮的长半轴和短半轴；δ——椭圆齿轮的厚度。
椭圆齿轮流量计的工作原理
腰轮流量计
二、容积式流量计的特点
1．测量准确度高，一般可达±(0.1～0.5)％，是所有流 量仪表中测量精度最高的一类仪表。 2．安装管道条件对流量计计量精度没有影响，流量计前 不需要直管段，这使得容积式流量计在现场使用有 极重要的意义。 3．测量范围较宽，典型的流量量程比可为5:1到10:1， 特殊的可达30:1。 4. 机械结构较复杂，体积庞大笨重，一般只适用于中小 口径仪表。 5. 大部分容积式流量计只适用于洁净单相流体。测量含 有颗粒、脏污物的流体时需安装过滤器，测量含有 气体的液体时必须安装气体分离器。
l m 1 1.25 D
所以，体积流量与频率f之间的关系为：
d d qv D (1 1.25 ) f 4 D St
2
二、涡街流量计的结构
涡街流量计由传感器和转换器两部分组成。 传感器包括旋涡发生体、检测元件、安装架和法 兰等。 转换器包括前臵放大器、滤波整形电路、接线端 子、支架和防护罩等。智能式仪表还将CPU、存储单元、 显示单元、通讯单元及其他功能模块也装在转换器内， 形成智能型和组合型涡街流量。 旋涡发生体是涡街流量计的关键部件，一般采用 1Cr18Ni12Mo2Ti 不锈钢。旋涡发生体的几何参数大多 通过实验确定。旋涡发生体的形状按柱形分，它有圆 柱、三角柱、梯形柱、T形柱等；按结构分，它有单体、 双体和多体之分。
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。
流量计测量原理
流量计测量原理简介流量计是一种用于测量液体、气体或蒸汽等流体流量的仪器。
它广泛应用于工业生产、环境保护、能源行业以及水处理等领域。
在本篇文章中，我们将介绍与流量计测量原理相关的基本原理，包括流体力学原理、物理原理以及电磁感应原理。
一、流体力学原理流体力学原理是流量计测量中的基础，它主要依据控制体内流体质量守恒和动量守恒的原理进行测量。
1.1 流体质量守恒原理根据流体质量守恒原理，流过任意截面的质量流量相等。
流量计利用这一原理来测量流体的流量。
例如，我们可以使用差压流量计来测量液体或气体的流量。
差压流量计包括一个管子，管子中截面变化，形成一个小孔。
当流体通过该小孔时，速度将增加，从而出现一个压力降。
差压流量计通过测量这个压力降来计算流体的流量。
根据质量守恒原理，流体通过小孔的质量流量与流体通过前后截面的质量流量相等，根据已知的截面积和密度，可以计算流体的流量。
1.2 动量守恒原理根据动量守恒原理，单位时间内流过控制体的动量变化等于流入和流出的动量之差。
流量计利用这一原理来测量流体的流速。
例如，我们可以使用涡轮流量计来测量液体的流速。
涡轮流量计包括一个转子和一个磁铁。
当液体通过涡轮流量计时，转子受到流体的冲击而开始旋转。
通过测量旋转速度，可以计算出液体的流速。
根据动量守恒原理，流体动量的变化等于流入和流出涡轮的动量之差，根据已知的转子质量和动量，可以计算出液体的流速。
二、物理原理流量计中还应用了一些物理原理来进行测量，包括热物理原理和旋转物理原理。
2.1 热物理原理根据热物理原理，流体的流量与其传热量之间存在一定的关系。
流量计利用这一原理来测量流体的流量。
例如，我们可以使用热式流量计来测量气体的流量。
热式流量计包括一个加热元件和一个测温元件。
当气体通过热式流量计时，加热元件加热气体，测温元件测量气体的温度。
根据已知的加热功率和气体的热导率，可以计算出气体的流量。
2.2 旋转物理原理根据旋转物理原理，流体的流量与旋转物体的角速度之间存在一定的关系。
流量和流速的测量
pf
,0
1dd10
2
(p1
p0)
孔板的缩口愈小，孔口速度愈大，阻力损失愈大。所
以，选择合适的孔板流量计A0/A1的值，是设计该流量计 的核心问题。
2024/6/21
三、文丘里流量计
管道中的流量为
Vs CvA0
2gR A
Cv的值一0.般 98~为 0.9。 9
优点：阻力损失小，大多数
用于低压气体输送中的测量
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令C0 CD
1
1A0 / A1 2
C0—— 孔 流 系 数 ，
u0C0
2p1p0
C0=f (A0/A1,Re1)
用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速u0 U型管压差计读数为R，指示液的密度为ρA
p1p0AgR
u0 C0
2gRA
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若以体积或质量表达， 则
Vs C0A0
1) 优点 阻力损失小，测量范围宽， 流量计前后不需稳定管段。
2) 缺点 不耐高压 (小于0.5 MPa)， 管道直径有限 (小于50mm)。
2024/6/21
5、安装
1) 必须垂直安装（只能测垂直管中流量）； 2) 必须保证转子位于管中心；
（转子上刻有斜槽） 3) 为便于检修，流量计应有旁路。
6、使用
2、孔板流量计的工作原理
流体流到孔口时，流股截面收缩，通过孔口后，流股还 继续收缩，到一定距离（约等于管径的1/3至2/3倍）达到最 小，然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面，流股截面最小 处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉。因此，当 流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量 越大，所产生的压强差越大。因此，利用测量压强差的方法 就可测量流体流量。
6章-流量的测量解析PPT课件
15
在实际计算过程中，由于节流件的开孔面积并不是最 小收缩截面，△p有不同取压位置等因素影响，这两个 公式需要做适当的修正。为此引入流量系数α，最后 推导出的流量方程式为：
qv A0
2 pd2 4
2
p
qmA 0 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱp 4d2 2p
2020年9月28日
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流量系数α是一个影响因素复杂的实验系数，对于节流 法测量流量具有重要的意义。实验证明，在管道直径、 节流件型式、开孔尺寸和取压位置确定的情况下， α只 与流体的雷诺数Re有关。 当Re大于临界值时，流量系数可以认为是一个常数。 因此节流式流量计应工作在临界雷诺数以上。（通常要 求流速不低于一定值）
1 2
A0
4
d
2
d/ D
12
v2 14 (p1 p2)
2020年9月28日
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根据流量的定义，流量与差压 pp1p2之间的关系 为：
qvA 0v21A 0 4 2(p1p2)1A 04 2p
q m A 0 v 2
A 0 1 4
2(p 1 p 2)1 A 04
2p
2020年9月28日
计 直接式质 科里奥利流量计、热式流量计、
2020年9月28日量流量计 冲量式流量计等
8
6.1.2 流量计的测量特性 （1）流量方程式 表示流量与流量计输出信号之间
关系的数学表达式，即
qm f (x)
（2）仪表系数K(频率型流量计流量特性的主要参数)： 定义为单位流体流过流量计时流量计发出的脉冲数。
2020年9月28日 qv Av (m3/s)
3
➢ 质量流量
单位时间内通过某截面的流体的质量，用符号qm表示， 单位为kg／s。 定义式:
流量计的原理和应用
流量计的原理和应用1. 原理流量计是一种测量流体（液体或气体）通过管道的速度和流量的装置。
它的原理基于不同的物理特性，包括压力、振动、电磁感应等。
1.1 压力差方式流量计的常见原理之一是基于压力差的测量。
当流体通过管道时，会产生压力差，该压力差与流量成正比。
流量计通过检测管道两侧的压力差来计算流体的流量。
1.2 振动式流量计振动式流量计利用流体通过管道时产生的振动来测量流量。
当流体通过流量计时，会在管道中形成一系列的振动，这些振动可以被传感器探测到并转换成相应的流量值。
1.3 电磁感应方式电磁感应式流量计利用电磁感应原理来测量流体的流量。
当流体通过流量计时，会产生一个垂直于磁场方向的感应电动势，该电动势与流速成正比，通过测量该电动势可以计算出流体的流量。
2. 应用流量计在工业和生活中有着广泛的应用，下面将介绍几个常见的应用领域。
2.1 工业生产在工业生产过程中，流量计被广泛用于监测和控制流体的流量。
例如，流量计可以用于监测液态原料在生产线上的流量，以确保生产过程的稳定性和一致性。
另外，流量计在石油化工、食品加工、制药等行业中也有着重要作用。
2.2 水处理流量计在水处理领域中扮演着关键角色。
它们常被用于测量供水管道中的水流量，以便实时监测供水情况、预测用水量和进行供水管理。
此外，流量计还可以用于污水处理过程中的流量监测与调控。
2.3 能源行业能源行业对流量计的需求也很大。
例如，在燃气输送系统中，流量计可以用于测量燃气的流量，并为能源公司提供精确的计量数据。
此外，流量计还可以用于检测液化天然气（LNG）和石油管道中的流量。
2.4 环境监测流量计在环境监测方面也有着重要的应用。
它们可以用于测量大气中的空气流量，监测工业废气排放的流量，以及评估环境风险等。
通过准确测量流量，可以帮助环境监测机构更好地了解和管理环境。
3. 小结流量计的原理和应用十分广泛。
它们利用不同的物理原理来测量流体的流量，包括压力差、振动和电磁感应。
流速与流量的测量原理
流速与流量的测量原理流速和流量是涉及到流体力学的两个重要概念。
流速是指流体单位时间内通过某一截面的体积，并且与流体的运动状态有关；流量是指单位时间内通过某一截面的流体的体积，与流体通过某一截面的面积及流速有关。
流速和流量的测量原理有多种方法，下面将分别介绍。
一、流速的测量原理：1. 流速的测量原理之一是通过测量流体通过某一截面的时间和所通过的距离来计算流速。
具体操作是在流体管道中选择一个测量段，然后分别在测量段的上游和下游设置一个测量点。
通过在测量段内的两个测量点上分别放置两个计时器，当流体通过上游测量点时开始计时，当流体通过下游测量点时停止计时。
通过测量流体通过两个测量点之间的距离，可以得到流体通过测量段所需的时间。
根据流速的定义，可以使用以下公式计算流速：流速= 流体通过的距离÷流体通过的时间2. 流速的测量原理之二是通过测量流体通过某一截面的压力差来计算流速。
这种测量方法主要是基于伯努利方程，根据伯努利方程，流体的压力和速度之间存在一定的关系。
通过在流体管道的上下游设置两个压力传感器，可以测量流体通过这两个位置的压力差。
根据伯努利方程，可以使用以下公式计算流速：流速= √（2 ×压力差÷流体的密度）二、流量的测量原理：1. 流量的测量原理之一是通过测量流体通过某一截面的时间来计算流量。
这种方法主要适用于液体的流量测量。
具体操作是在流体管道中选择一个测量段，然后分别在测量段的上游和下游设置一个测量点。
通过在测量段内的两个测量点上分别放置两个计时器，当液体通过上游测量点时开始计时，当液体通过下游测量点时停止计时。
流体通过测量段所需的时间与流量有关，可以使用以下公式计算流量：流量= 流速×流体通过的面积2. 流量的测量原理之二是通过测量流体通过某一截面的流速来计算流量。
这种方法主要适用于气体的流量测量。
具体操作是在流体管道的截面上安装一个流速传感器，用于测量流体通过该截面的流速。
流量计的测量原理
流量计的测量原理
流量计的测量原理一般包括物理测量原理和电子测量原理。
物理测量原理一般使用一种物理现象来测量流体流量。
常见的物理测量原理包括：
1. 动量定理：通过测量流体对流体动量变化的影响来计算流量。
2. 热传导：通过测量流体通过热传导产生的温度变化来计算流量。
3. 旋涡效应：通过测量旋转流体产生的涡旋频率来计算流量。
4. 压力差法：通过测量流体在管道中的压力差来计算流量。
5. 电磁感应法：通过测量电磁感应产生的电压或电流来计算流量。
电子测量原理一般利用传感器将物理量转化为电信号，再通过电子电路进行处理和计算。
常见的电子测量原理包括：
1. 质量流量计：通过测量流体质量的变化来计算流量，常见的质量流量计有热传导型和热敏型。
2. 压力差传感器：通过测量流体在管道中的压力差来计算流量。
3. 旋涡流量计：通过测量流体通过旋涡传感器产生的涡旋频率来计算流量。
4. 超声波流量计：通过测量超声波在流体中传播的速度和方向来计算流量。
5. 磁性流量计：通过测量流体中的磁场强度来计算流量。
不同类型的流量计会采用不同的测量原理，根据具体的应用需求选择合适的流量计。
流量测定的原理
流量测定的原理流量测定是指对流体通过某个截面的流量进行测量的过程。
流量是指单位时间内流体通过某个截面的体积或质量。
在工程与科学领域中，流量测定是非常重要的，能够帮助我们对流体的运动进行精确控制和研究。
常见的流量测定方法有许多种，包括机械法、物理法和电磁法等。
下面将逐一介绍这些方法的原理。
机械法是通过测量流体通过管道或设备的压力差来计算流量的一种方法。
根据伯努利原理，当流体通过管道或设备时，其流速与压力之间存在一定的关系。
通过测量流体的压力差，我们可以推算出流速，然后根据截面积计算出流量。
常见的机械法流量测定设备包括流量计、压力表、孔板等。
其中，孔板原理是通过在管道中设置一个孔板，当流体经过孔板时，会在孔板两侧产生压力差，根据压力差与孔板直径的关系，可以计算出流量。
物理法是通过测量流体通过截面时的速度来计算流量的一种方法。
根据牛顿第二定律，当流体通过截面时，会受到一个阻力，在该阻力的作用下流体会减速。
通过测量流体通过截面前后的速度差，我们可以计算出流速，然后根据截面积计算出流量。
常见的物理法流量测定设备包括流速计、浮子流量计、激光多普勒测速仪等。
其中，激光多普勒测速仪原理是通过激光束对流体中的颗粒进行散射和接收，根据散射的变化可以得到流体的速度分布，从而计算出流量。
电磁法是通过测量流体中的电流或电磁场的变化来计算流量的一种方法。
根据法拉第电磁感应定律，当流体通过导电管道时，会产生电磁场的变化，通过测量电磁场的变化，我们可以计算出流速，然后根据截面积计算出流量。
常见的电磁法流量测定设备包括电磁流量计。
电磁流量计原理是通过在导电管道中设置一对电极，当流体通过时，会导致电极间的电阻变化，根据电阻变化与流速的关系，可以计算出流量。
除了以上几种常见的流量测定方法外，还有其他一些较为特殊的方法。
例如声速法是利用超声波在流体中传播的速度与流速的关系进行流量测定。
热敏法是利用介质在流体中的传热速度与流速的关系进行流量测定。
精品化工课件-流量检测原理
31
第二节 转子流量计
转换原理
若将转子流量计的转子 与差动变压器的铁芯连接起 来，使转子随流量变化的运 动带动铁芯一起运动，那么， 就可以将流量的大小转换成 输出感应电势的大小。
32
第二节 转子流量计
2.电动显示部分
图3-11 LTD系列电远传转子流量计
33
第三节 漩涡流量计
M h 2gV t f f
或
A
Q h 2 p f
Q h 2gV t f
f A
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第二节 转子流量计
二、电远传式转子流量计
它可以将反映流量大小的转子高度h转换为电信号，适 合于远传，进行显示或记录。
LZD系列电远传式转子流量计主要由流量变送及电动显示 两部分组成。 1.流量变送部分
流量检测原理
内容提要
差压式流量计
节流现象与流量基本方程式 标准节流装置 力矩平衡式差压变送器 差压式流量计的测量误差
转子流量计
工作原理 电远传式转子流量计
漩涡流量计
1
内容提要
质量流量计
直接式质量流量计 补偿式质量流量计
其他流量计
靶式流量计 椭圆齿轮流量计 涡轮流量计 电磁流量计
14
第一节 差压式流量计 三、力矩平衡式差压变送器
变送器是单元组合式仪表中不可缺少的基本单元之 一。
所谓单元组合式仪表,这是将对参数的检测及其变送、 显示、控制等各部分,分别做成只完成某一种功能而又 能各自独立工作的单元仪表 (简称单元,例如变送单元、 显示单元、控制单元等)。
15
第一节 差压式流量计
精度高、测量范围宽、没有运动部件、无机械磨损、维护方 便、压力损失小、节能效果明显。
第六章 流量检测g
6.1.2.0流量测量的特殊性
两种流量定义： 1）瞬时流量——某时刻单位时间内的流体速度，体积流量或质量流量； 2）累计流量——到某时刻累计的流体体积或质量总量； 适用范围：
–
–
观察，监督生产过程采用第一种方式——测量瞬时流量； 计量产品时采用第二种方式——累计流量总量；
特殊性： 1）流体介质不同，测量方法的差异很大；
标准节流装置的组成结构
典型节流装置的比较： 1）标准孔板——开孔金属园板，结构简单，加工方 便，成本低；适合多数应用场合； 2）标准喷嘴——结构复杂，加工困难，压力损失小， 精度高，适合高流速流体测量，如蒸汽流量测量； 3）文丘利管——收缩扩展段均有，最复杂结构，制 造加工难度大，成本高，但压力损失最小。适合特殊 场合测量，要求微小压差条件下采用。
6.1.2.0流体特性的复杂性
介质特性： 气相——空气，氧气，各种化工混合气体等等，属于单相气体介 质； 液体——水，汽油，石油，硫酸等等，属于单相液体介质； 气/液两相——液化石油气，气体和液体两相共存； 气/固两相——空气传输茶叶加工，气体和固体两相共存； 液/固两相——煤的液化传输，液体和固体两相共存； 两相流体的流量测量有一定难度，研究课题。 本课程介绍单相流体的流量测量方法。 物性参数特性： 粘度，密度，压缩性系数，热容系数，等等。
⑶节流装置的设计和运算
a.已知管道内径及现场布置情况，流体的性质 和工作参数，给出测量范围，要求设计节流装置： ⒈选择节流件型式和差压计型式及量程范围 ⒉ 计算确定节流元件开孔尺寸提出要求 ⒊ 建议节流件在管道上的安装位置 ⒋估算误差 b.已知管道内径及节流件开孔尺寸，取压方式、 被测流体参数等条件测差压值计算流量： ⒈需测流体的温度 ⒉测流体的压力参数
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（差压式）流量变送器
反应器
开 方 器
节流 元件
Q
0~10 m3/h
比例积算器: 显示:q总=56340 m3
N
V0
1~5 V
指示:瞬时流量qv 5 m3/h
瞬时流量指示仪
出料量
执行器 Q出
流量测量
6.1 流量检测的基本概念 6.2 节流式差压流量计 6.3 速度式流量计 6.4 其他形式流量计
6.1.1 流量和流量计
或在较远处取压； ⑶经典文丘里管—在上游和喉部均各取不少于4个、且由均
压环室连接的取压口取压，各取压口在垂直于管道轴线的 截面平均分布。
6.2 节流式差压流量计
• 目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。角接 取压法比较简便，角接取压装置(见图5-8)的取压口结构有 环室取压和单独钻孔取压两种
累积流量
在某一段时间内流过某横截面流体的总量。累积流 量等于该时间内瞬时流量对时间的积分。
Qm t qmdt
Qv t qvdt
累积流量是有关流体介质的贸易、分配、交接、供应等 商业性活动中所必知的参数之一，是计价、结算、收费 的基础。
6.1.1 流量和流量计
流量计
用于测量流量的计量器，通常由一次装置和 二次仪表组成。
C
2
qv
1 4 A0
p
1
qm
C 1 4
A0
21p
6.2 节流式差压流量计
3. 节流装置结构
• 节流装置由节流元件、取压装置与测量管段(节流件前后 的直管段)等三部分组成。
• 根据标准化程度，节流装置分为标准节流装置和非标准节 流装置两大类。
1)标准孔板 按国标规定，标准节流元件有标准孔板、标准喷嘴 (ISA1932)、长径喷嘴、文丘里管和文丘里喷嘴等。
v2 v tan
当涡轮稳定旋转时，叶片的切向速度 v2为
v2 2Rn
电磁转换器所产生的脉冲频率f为
f nz
体积流量方程
qv
uA
2RA Ztg
f
f
6.3 速度式流量计
对于一定的涡轮结构，流量转换系数为常数,因此流过涡轮 的体积流量qv与脉冲频率成正比。 • 由于涡轮轴承的摩擦力矩、磁电转换器的电磁力矩、以及 流体和涡轮叶片间的摩擦阻力等因素的影响，在整个流量 测量范围内流量转换系数不是常数，其与流量间的关系曲 线如图所示。
结构简单，工作可靠，成本低；应用范围非常广泛，能够 测量各种工况下的液、气、蒸汽等全部单相流体和高温、 高压下的流体，也可应用于部分混相流，如气固、气液、 液固等的测量 • 缺点 现场安装条件要求较高，需较长的直管段，较难满足；测 量范围窄，范围度(即测量的最大流量与最小流量的比值) 小；流量计对流体流动的阻碍而造成的压力损失较大；测 量的重复性、精度不高，由于影响因素错综复杂，精度也 难以提高。
• 法兰取压装置(见图5-9)结构较简单，由一对带有取压孔的 法兰组成，两个取压孔轴线垂直于管道轴线，取压孔直径 6~12mm。
6.2 节流式差压流量计
标准Байду номын сангаас流装置的管道条件 ⑴安装节流元件的管道应是圆形直管道 ⑵管道内壁应洁净 ⑶节流元件前后应有足够长的直管段
6.2 节流式差压流量计
• 5. 节流式流量计主要特点 • 优点
2
p
0 A0
β--直径比，β=d/D ；α—流量系数，0
1- 2 4
2 p
6.2 节流式差压流量计
• 实际的流量方程
qv
C d2 1 4 4
2 p
C
1 4 A0
2 p
qm
C d2 1 4 4
2p
C
1 4 A0
2p
流量系数 C CE
1 4
E称为渐近速度系数
E 1
1 4
对于可压缩流体，引入流束膨胀系数ε进行修正
v1
2 1
d '2 D2
v2
对于不可压缩流体，ρ1= ρ2=ρ； 得 v2
1
c2
c1 (
d '4 D4
)
2 p1' p2'
则：
qv
v2 A2
4
d '2
1
c2
c1
d '4 D4
（2 p1' p2'）
令： d d '2
D
d2
p1' p2' p
A0
4
d2
所以： qv
1 d 2
c2 c1 2 4 4
体积流量的计量单位为米3／秒(m3/s); 质量流量的计量单位为千克/秒(kg/s); 累积体积流量的计量单位为米3(m3); 累积质量流量的计量单位为千克(kg)。 除上述流量计量单位外，工程上还使用米3 /时(m3/h)、
升/分(L/min)、吨/小时(t/h)、升(L)、吨(t)等作为流 量计量单位。
6.1.2 流量检测仪表的分类
1) 按测量对象分类 • 流量仪表可分为封闭管道流量计和明渠流量计。 2) 按测量目的分类 • 流量仪表可分为瞬时流量计和总量表。 3) 按测量原理分类 • 流量仪表可分为差压式、容积式、速度式等几类。 4) 按测量方法和仪表结构分类 • 流量仪表可分为差压式流量计、浮子流量计、容积式流量
第6章 流量测量
前言
流量测量的主要任务有两类： ➢一是为流体工业提高产品质量和生产效
率，降低成本以及水利工程和环境保护 等做必要的流量检测和控制； ➢二是为流体贸易结算、储运管理和污水 废气排放控制等做总量计量。
本章介绍流量测量的基本知识和常用的 流量测量仪表。
问题引入：
阀
流量检测系统
Q进 进料
等能差流元会恢值件造复P的成到(P压能原=力量来P1损损的-P失失数3)称。，值为因P1流。此体P压1流与力经PP33的节不
6.2 节流式差压流量计
2. 流量方程
节流件前后差压与流量之间的关系，即节流式流量计的流量方程可由流 动连续性方程和伯努利方程推出。设管道水平放置，对于截面1、2，由 于Z1 =Z2
6.3 速度式流量计
• 涡轮流量计可用于测量气体、液体流量。流量计应水平安 装，并保证其前后有足够长的直管段或加装整流器。要求 被测流体粘度低，腐蚀性小，不含杂质，以减少轴承磨损， 一般应在流量计前加装过滤装置。
流速分布
6.3 速度式流量计
2. 电磁流量计
• 在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的转 速与流体的平均流速成正比
6.3 速度式流量计
2)流量方程 • 设流体经导流器导直后沿平行于管道轴线的方向以平均速
度u冲击叶片，使涡轮旋转，涡轮叶片与流体流向成角度，
流体平均流速u可分解为叶片的相对速度ur和切向速度us, 如图所示。
流速分布
涡轮叶片与流体流向成90°角，流体平均流速v与叶片的 切向速度 v2的关系为
LWGYC-80型涡轮流量计（法兰连接）
1.公称通径：4～200mm 2.介质温度：标准型（-20～80） ℃；高温型（-20～120）℃ 3.准 确 度：（特定）±0.2%、 ±0.5%、±1％
6.3 速度式流量计
• 涡轮流量计是基于流体动量矩守恒原理工作的。当流体通 过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮 克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。
差，称为该流量仪表的允许误差，一般用最大相 对误差和引用误差来表示。
流量仪表的精度等级是根据允许误差的大小来 划分的，其精度等级有：0.02、0.05、0.1、0.2、 0.5、1.0、1.5、2.5等。
(4)压力损失
压力损失的大小是流量仪表选型的一个重要技术 指标。压力损失小，流体能消耗小，输运流体的 动力要求小，测量成本低。反之则能耗大，经济 效益相应降低。故希望流量计的压力损失愈小愈 好。
• 一次装置安装于流体管道内部或外部，根据流体与一次 装置相互作用的物理定律，产生一个与流量有确定关系 的信号，一次装置又称流量传感器。
• 二次仪表接受一次装置的信号，并转换成流量显示信号 或输出信号。
• 流量计可分为专门测量流体瞬时流量的瞬时流量计和专 门测量流体累积流量的累积式流量计。
6.1.1 流量和流量计
• 工业上最常用的是孔板，其次是喷嘴，文丘里管使用较少。 ⑴标准孔板
6.2 节流式差压流量计
• 标准孔板是一块具有与管 道同心圆形开孔的圆板， 迎流一侧是有锐利直角入 口边缘的圆筒形孔，顺流 的出口呈扩散的锥形。
6.2 节流式差压流量计
2）标准喷嘴 • 标准喷嘴是一种以管道轴线为
中心线的旋转对称体，主要由 入口圆弧收缩部分与出口圆筒 形喉部组成，有ISAl932喷嘴和 长径喷嘴两种型式。ISA1932 喷嘴的结构如右图
文丘利管流量计实物图
23
6.2 节流式差压流量计
4. 节流装置的取压方式与取压装置
• 根据节流装置取压口位置，可将取压方式分为理论取压、 角接取压、法兰取压、径距取压与损失取压等五种。
• 标准节流装置的取压方式： ⑴标准孔板—可以采用角接取压、法兰取压和径距取压； ⑵ISA1932喷嘴—上游采用角接取压，下游可采用角接取压
6.2 节流式差压流量计
1.节流装置测量原理
• 节流式流量计由节流装置、引 压管路、三阀组和差压计组成， 如图所示
• 在节流元件形状、尺寸一定， 管道条件和流体参数一定的情 况下，节流元件前后的压力差 与流体流量之间成一定的函数 关系。
6.2 节流式差压流量计
• 稳定流动的流体沿水平管道流动到 节流元件前的截面1处之后，流束 开始收缩，靠近管壁处的流体向管 道中心加速，而管道中心处流体的 压力开始下降。
6.3 速度式流量计
1. 涡轮流量计 • 在各种流量计中，涡轮流量计是重复性和精度都很好的产