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1、第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)一、概述流量是指單位時間內流動介質流經管道(或通道,統(tǒng)稱流道)中某截面的數量,也稱瞬時流量。而在某一段時間內流過的流體總和,即瞬時流量在某一段時間內的累積值,稱為累積流量第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)體積流量單位為質量流量單位為第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)流量檢測方法的分類體積流量直接法(容積法)直接測出在單位時間內以標準固定體積對流動介質連續(xù)不斷地進行度量,以排出流體固定容積數來計算流量。橢圓齒輪腰輪刮板旋轉活塞精度較高第五節(jié)流量檢測儀表間接法(速度法)測量平均流速節(jié)流式力學轉子力學渦輪力學電磁電學超聲波聲學渦街力學熱線風速熱學激光多普勒光學第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)
2、質量流量直接式:渦輪轉矩式質量流量計科里奧利質量流量計間接式:差壓流量計與密度計組合差壓流量計與速度流量計組合靶式流量計與速度流量計組合補償:用壓力、溫度補償第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)二、節(jié)流式流量計根據節(jié)流原理,當流體流經節(jié)流元件(阻力件)時,在節(jié)流元件兩端產生差壓,該差壓的大小與流量(流速)成正比。作為流量測量的節(jié)流元件有標準節(jié)流元件和特殊節(jié)流元件,其中標準節(jié)流元件有標準孔板、標準噴嘴、標準文丘里管第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)檢測原理(主要討論標準孔板的原理)設流體在水平管中沿軸線方向穩(wěn)定流動,流體不對外作功,和外界沒有熱量交換,流體本身也沒有穩(wěn)定變化。對于不可壓縮理想流體,則根據伯
3、努利方程設m=d/D,收縮系數μ=A2/A0則第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)因為流束最小截面2的位置隨流速而變,實際取壓點的位置是固定的,當用固定取壓點處,代替,時,需引入一個取壓系數則令,流量系數為:第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)于是流體流量為:流量方程式中的流量系數а也可用流出系數C來代替,C的定義是式中漸近速度系數顯然C是實際流量系數與取μ和均為1的流量系數的比值。這樣把收縮系數和取壓系數的影響統(tǒng)一歸到一個參數流出系數C第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)對于可壓縮流體,則引入一個膨脹系數ε流量方程式的討論流量系數а(或流出系數C)與節(jié)流元件形式(m)、取壓方式、Re,β,管道情況等有關第五章流量檢
4、測儀表與系統(tǒng)取壓方式取壓方式(即取壓點的位置)不同,流量系數不同,目前主要的取壓方式有:角接取壓、法蘭取壓、取壓法雷諾數表示了流體的流動狀態(tài),對于給定的流體和流動條件,它反映了流體的流動速度第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)直徑比只要直徑比值一定,則流量系數只是雷諾數的函數管壁粗糙度對于標準孔板的流量系數,角接取壓法是在相對平均粗糙度K/D≤3.8×10的管道中測定的,法蘭取壓法和取壓法是在K/D≤10×10的管道中測定的,其中是管道內壁絕對平均粗糙度K是管道內壁絕對平均粗糙度第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)可膨脹系數ε對可壓縮流體,需進行修正。對于標準節(jié)流裝置,ε與,β,κ有關節(jié)流件的開孔面積與材
5、料的熱膨脹系數λ管道和孔板的開孔直徑一般是在20℃時的值,當穩(wěn)定發(fā)生變化時,其直徑也要變化。孔板:管道:第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)流體密度ρ流量方程式中所用的密度是指被測介質在節(jié)流元件前的工作狀態(tài)(溫度、壓力)下的值。當工作時實際流體密度與設計時不同時,應進行修正式中在右上角加“′”的符號表示實際工作狀態(tài)下的密度和流量,無上標“′”的表示設計值第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)壓力損失流體通過節(jié)流元件時,一部分能量用來克服摩擦阻力和消耗在節(jié)流件后形成渦流上,而通過節(jié)流元件流體的靜壓力并不能完全恢復,可按下式估算:說明β越小,越大第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)標準節(jié)流裝置節(jié)流裝置包括節(jié)流件、取壓裝置和
6、符合要求的前、后直管段標準節(jié)流件——孔板按照國際GB2624-93規(guī)定標準取壓裝置直流段孔板流量計第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)節(jié)流式流量計(特點)結構簡單,工作可靠管徑D=50~1000mm量程比3:1幾乎能測各種工況下的介質,但不能有臟污物,流體必須是牛頓流體標準孔板第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)標準節(jié)流裝置的設計與計算已知管道內徑,節(jié)流件開孔直徑,取壓方式,被測流體參數等必要條件,根據所測得的差壓值,計算被測流體的流量已知管道內徑,被測流體參數,預計的流量范圍以及其他必要條件,要求選擇適當的流量標尺上限、差壓上限、節(jié)流裝置的形式,并確定節(jié)流件的開孔直徑第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)三、轉子流量
7、計又稱恒壓降變面積流量計,適用于中小流量。檢測原理流體在錐形管中自下而上流動,其中的浮子(轉子)將穩(wěn)定在某一個位置模型演示第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)對浮子受力分析:A0—環(huán)狀流通面積;Af—浮力面積(最大)C—阻力系數第五章流量檢測儀表與系統(tǒng)對流量方程各參數的討論流量系數流量系數與錐形管的錐度,浮子的幾何形狀以及被測流體的雷諾數等因素有關流體密度流量刻度與流體密度有關,出廠時流體是用在標準狀態(tài)(20℃,760mmHg)下用水和空氣進行標定的,若使用的流體密度不一樣,需要