流量计功能介绍与运用PPT(共28页)
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流体同时也推动转子高速自旋， 产生陀螺效应，稳定浮在一高度 上而不会摆动碰壁。
转子
12
当流量增大时，原来的环隙面积产生更大的节流压差转子所 受的压差浮力增大，转子上浮，但锥环隙增加，又使节流压差 变小，转子就不继续上浮，而停留在高一些的平衡高度上。
转子上升的高度与流量不成正比关系，锥管上有刻度。和流 体的密度、粘度关系很大，故一般分水和空气两种，且背压都 是连通大气，如果其他流体或压力（耐压很低），需要运算校 正和标定。
6
μk
Βιβλιοθήκη Baidu
F2 F1
——流束收缩系数
ζk — —可压缩性系数
② 流量公式分析：Flow formula analysis
Ⅰ 流量系数α：
Discharge coefficient α
μξ 1 μ2m2
流束的收缩系数μ取决于Re，雷诺数增加，μ减小，但Re到 一定值之后，μ不再变化。（梳齿迷宫密封靠流束收缩进一步减小泄漏）
核心部件是节流装置，包括节流元件、 取压机构和前、后管段。
节流元件有孔板、喷嘴和文氏管，已标 准化。
孔板节流元件用的最多。
高压型
2
（2）节流装置的流量方程
① 方程推导
1 不可压缩流体的伯努利方程：
v1 2p 1 ' v2 2p2 ' 22 2 2
(33)9
2 连续性方程：
F1(d1)
ρ v 1 F 1 ρ v 2 F 2 q m ( 3 4 )0
令：μ＝F2 称为流束的收缩系数， F0(do) F0
m＝F0，βd＝ ，m＝β 2
F1
D
联立伯努利和连续方程可得：
v2＝
1
1－μ 2m2
ρ 2（p1 '－p'2）
F2(d2)
流线 不能突折
P1’ P2’
3
体积流量为：
q v ＝ v 2 F 2 ＝ 1 － μ F 0 2 m 2 μ ρ 2 （ p 1 '－ p 2 '）( (p p 1 1 p p 2 2 ) )
高压型
8
安装：
Ⅰ 节流装置的安装方向，齿尖平面一定要迎着来流，倒坡面 背着来流，不能装错。
Ⅱ 孔板的锐边要尖锐，圆角rk≤0.004d。（Ⅰ、Ⅱ如同梳齿密封） Ⅲ 取压装置的安装等。
9
其他形式的压差流量计
1、楔型流量计
Wedge flowmeter
2、锥型流量计 Cone Flowmeter
10
13
（2）转子流量计的使用和特点
形成系列，玻璃透明：LZB、G、R、F、FA24系列 等，金属管：LZ系列（指针型）。
密度不同的流体需要重新标定，也可按公式：
qv2 qv1
ρf ρf
ρ2 ρ1
ρ ρ12
ρf－转子材料的密度； ρ1－标定空气的密度； ρ2－被测气体的密度。
14
（3）金属壳耐压和远传式转子流量计
转子流量计都必须垂直安装！ 远传式则通过位移——电压转换机构转换成电信号。
演示动画5差动变压器示意图
15
3.5.4 电磁式流量计 Electromagnetic flowmeter
（1）测量原理 Measuring principle
当导电流体流过磁极之间的绝缘管道时， 相当于长度为管道内径的导体以流速v移 动切割磁力线，则在导电流体中必然会产
生电动势，其大小为： EKdvB
其中： K——与磁场分布及轴向长度有关的系数； B——磁感应强度； V——导电液体平均流速； D——电极间距（测量管内直径）；
16
电动势E的方向为 vB，大小与流量成正比。在管道的电 场 E方向两点加上电极（石墨等耐腐蚀材料），将电动势引 出测量，就可以得到流速v，乘以管道截面积得流量（流量 计上的微电脑芯片自动计算显示和上传）：
压力修正系数ξ与取压位置、流动损失和压力沿截面分布的
不均匀性有关。也主要与Re有关。
综上，流量系数α在Re足够大时，基本只与m有关。 m
F0 F1
7
（4）压差式流量计的使用
历史长，已标准化、系列化：GB2624-81， ISO5176（我国制造标准GB/T2624-93）。
使用范围： 连通管径：D＝50～1000mm， 测量流量：1.5～100000m3/h， 精度：±1～2％。 压力损失较大，前端需要较长（～ 50d） 直管段，以均匀截面的参数。
qv＝α F0 ρ 2（p1 p2)
质量流量为：
q m ＝ q v ＝ ρ F 0α 2 ρ p 1 （ p 2 ) (3 4)4
5
则不可压缩流体的体积流量为： qv＝αF0 ρ 2（p1p2) 质量流量为：q m ＝ q v ＝ ρ F 0α 2 ρ p 1 （ p 2 ) (3 4)4
对于可压缩流体，节流压力降低，体积要膨胀，密度ρ也 要变化，流速变化要按照绝能流动的能量方程来推导。
3.5 流量测量
Flow measurement
3.5.1 概述
体积流量：qv 质量流量：qm＝ρqv
测量流量的仪表称为流量计。
1
3.5.2 压差式流量计
Differential pressure flowmeter
较老式的一种，应用比较多。
（1）测量原理及节流装置
流体流经节流装置，流速提高、静压减小，在节流装置的 前后就产生一定的压差，根据节流压差与流量的关系就能求 出流量值。
质量流量为：
qm ＝qρ v＝1 － μ F 0 2m μ 2 2 ρp（ 1 '－ p'2）
但能够测出的压差为 p1－ p2，它小于实际的压差 p1’
－ p2’，引进一修正系数 ：
ξ＝
p1'
p
' 2
p1 p 2
它与取压位置及流场分布有关。
并令：αμ ＝ξ ——流量系数 1μ2m2
4
则不可压缩流体的体积流量为：
3、文丘里管流量计 Venturi Flowmeter
4、毕托管流量计
Pitot tube flowmeter
11
3.5.3转子式流量计 Rotor flowmeter（实验室多用）
（1）测量原理 Measuring principle
一锥形管和一可上下的转子组 成，外有保护管和框架。
被测流体流过锥形管，大部分 从转子与锥管的环隙节流流过， 小部分从转子的叶片流道流过， 并产生压差，使转子受压差力与 重力平衡。
结果q为 v＝： α F0 ε ρ 2（ ' p1p2)
和 q m ： ρ q v α F 0ε 2 ρ （ ' p 1 p 2 )
其中 1 μ ： μ k ζ k 2 km 2ε α 11 μ 1k 2 m μ 2 k 2 (m p p 2 1 2)k 2
p 1 k[p (2)k 2(p2)kk 1 p 1p2k 1p 1 p 1
转子
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当流量增大时，原来的环隙面积产生更大的节流压差转子所 受的压差浮力增大，转子上浮，但锥环隙增加，又使节流压差 变小，转子就不继续上浮，而停留在高一些的平衡高度上。
转子上升的高度与流量不成正比关系，锥管上有刻度。和流 体的密度、粘度关系很大，故一般分水和空气两种，且背压都 是连通大气，如果其他流体或压力（耐压很低），需要运算校 正和标定。
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μk
Βιβλιοθήκη Baidu
F2 F1
——流束收缩系数
ζk — —可压缩性系数
② 流量公式分析：Flow formula analysis
Ⅰ 流量系数α：
Discharge coefficient α
μξ 1 μ2m2
流束的收缩系数μ取决于Re，雷诺数增加，μ减小，但Re到 一定值之后，μ不再变化。（梳齿迷宫密封靠流束收缩进一步减小泄漏）
核心部件是节流装置，包括节流元件、 取压机构和前、后管段。
节流元件有孔板、喷嘴和文氏管，已标 准化。
孔板节流元件用的最多。
高压型
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（2）节流装置的流量方程
① 方程推导
1 不可压缩流体的伯努利方程：
v1 2p 1 ' v2 2p2 ' 22 2 2
(33)9
2 连续性方程：
F1(d1)
ρ v 1 F 1 ρ v 2 F 2 q m ( 3 4 )0
令：μ＝F2 称为流束的收缩系数， F0(do) F0
m＝F0，βd＝ ，m＝β 2
F1
D
联立伯努利和连续方程可得：
v2＝
1
1－μ 2m2
ρ 2（p1 '－p'2）
F2(d2)
流线 不能突折
P1’ P2’
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体积流量为：
q v ＝ v 2 F 2 ＝ 1 － μ F 0 2 m 2 μ ρ 2 （ p 1 '－ p 2 '）( (p p 1 1 p p 2 2 ) )
高压型
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安装：
Ⅰ 节流装置的安装方向，齿尖平面一定要迎着来流，倒坡面 背着来流，不能装错。
Ⅱ 孔板的锐边要尖锐，圆角rk≤0.004d。（Ⅰ、Ⅱ如同梳齿密封） Ⅲ 取压装置的安装等。
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其他形式的压差流量计
1、楔型流量计
Wedge flowmeter
2、锥型流量计 Cone Flowmeter
10
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（2）转子流量计的使用和特点
形成系列，玻璃透明：LZB、G、R、F、FA24系列 等，金属管：LZ系列（指针型）。
密度不同的流体需要重新标定，也可按公式：
qv2 qv1
ρf ρf
ρ2 ρ1
ρ ρ12
ρf－转子材料的密度； ρ1－标定空气的密度； ρ2－被测气体的密度。
14
（3）金属壳耐压和远传式转子流量计
转子流量计都必须垂直安装！ 远传式则通过位移——电压转换机构转换成电信号。
演示动画5差动变压器示意图
15
3.5.4 电磁式流量计 Electromagnetic flowmeter
（1）测量原理 Measuring principle
当导电流体流过磁极之间的绝缘管道时， 相当于长度为管道内径的导体以流速v移 动切割磁力线，则在导电流体中必然会产
生电动势，其大小为： EKdvB
其中： K——与磁场分布及轴向长度有关的系数； B——磁感应强度； V——导电液体平均流速； D——电极间距（测量管内直径）；
16
电动势E的方向为 vB，大小与流量成正比。在管道的电 场 E方向两点加上电极（石墨等耐腐蚀材料），将电动势引 出测量，就可以得到流速v，乘以管道截面积得流量（流量 计上的微电脑芯片自动计算显示和上传）：
压力修正系数ξ与取压位置、流动损失和压力沿截面分布的
不均匀性有关。也主要与Re有关。
综上，流量系数α在Re足够大时，基本只与m有关。 m
F0 F1
7
（4）压差式流量计的使用
历史长，已标准化、系列化：GB2624-81， ISO5176（我国制造标准GB/T2624-93）。
使用范围： 连通管径：D＝50～1000mm， 测量流量：1.5～100000m3/h， 精度：±1～2％。 压力损失较大，前端需要较长（～ 50d） 直管段，以均匀截面的参数。
qv＝α F0 ρ 2（p1 p2)
质量流量为：
q m ＝ q v ＝ ρ F 0α 2 ρ p 1 （ p 2 ) (3 4)4
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则不可压缩流体的体积流量为： qv＝αF0 ρ 2（p1p2) 质量流量为：q m ＝ q v ＝ ρ F 0α 2 ρ p 1 （ p 2 ) (3 4)4
对于可压缩流体，节流压力降低，体积要膨胀，密度ρ也 要变化，流速变化要按照绝能流动的能量方程来推导。
3.5 流量测量
Flow measurement
3.5.1 概述
体积流量：qv 质量流量：qm＝ρqv
测量流量的仪表称为流量计。
1
3.5.2 压差式流量计
Differential pressure flowmeter
较老式的一种，应用比较多。
（1）测量原理及节流装置
流体流经节流装置，流速提高、静压减小，在节流装置的 前后就产生一定的压差，根据节流压差与流量的关系就能求 出流量值。
质量流量为：
qm ＝qρ v＝1 － μ F 0 2m μ 2 2 ρp（ 1 '－ p'2）
但能够测出的压差为 p1－ p2，它小于实际的压差 p1’
－ p2’，引进一修正系数 ：
ξ＝
p1'
p
' 2
p1 p 2
它与取压位置及流场分布有关。
并令：αμ ＝ξ ——流量系数 1μ2m2
4
则不可压缩流体的体积流量为：
3、文丘里管流量计 Venturi Flowmeter
4、毕托管流量计
Pitot tube flowmeter
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3.5.3转子式流量计 Rotor flowmeter（实验室多用）
（1）测量原理 Measuring principle
一锥形管和一可上下的转子组 成，外有保护管和框架。
被测流体流过锥形管，大部分 从转子与锥管的环隙节流流过， 小部分从转子的叶片流道流过， 并产生压差，使转子受压差力与 重力平衡。
结果q为 v＝： α F0 ε ρ 2（ ' p1p2)
和 q m ： ρ q v α F 0ε 2 ρ （ ' p 1 p 2 )
其中 1 μ ： μ k ζ k 2 km 2ε α 11 μ 1k 2 m μ 2 k 2 (m p p 2 1 2)k 2
p 1 k[p (2)k 2(p2)kk 1 p 1p2k 1p 1 p 1