流速及流量測(cè)量

1、遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯1第四章流速及流量測(cè)量第四章流速及流量測(cè)量v本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容：v4.1概述概述v4.2測(cè)速管測(cè)速管v4.3節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)v4.4轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)v4.5渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)v4.6電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)v4.7靶式流量計(jì)靶式流量計(jì)v4.8超聲波式流量計(jì)超聲波式流量計(jì)v4.9渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)v4.10哥利奧里式流量計(jì)哥利奧里式流量計(jì)本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)：1.節(jié)流式流量計(jì)的工作原節(jié)流式流量計(jì)的工作原理、特點(diǎn)、流量方程的推理、特點(diǎn)、流量方程的推導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、參數(shù)導(dǎo)、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置、參數(shù)分析。分析。2.轉(zhuǎn)子流量的工作原理及轉(zhuǎn)子流量的工作原理及特點(diǎn)、

2、刻度換算。特點(diǎn)、刻度換算。3.其他流量計(jì)的基本原理其他流量計(jì)的基本原理和特點(diǎn)。和特點(diǎn)。本章難點(diǎn)：節(jié)流式流量計(jì)本章難點(diǎn)：節(jié)流式流量計(jì)的流量方程的推導(dǎo)。的流量方程的推導(dǎo)。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯24.1概述概述v4.1.1流體與流量流體與流量v流體流體: 是指具有流動(dòng)性能的物質(zhì)，一般可以認(rèn)為是氣體是指具有流動(dòng)性能的物質(zhì)，一般可以認(rèn)為是氣體和液體的總稱(chēng)。和液體的總稱(chēng)。v流量流量: 是指是指單位時(shí)間內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某截面的流體數(shù)量，稱(chēng)瞬通過(guò)某截面的流體數(shù)量，稱(chēng)瞬時(shí)流量。它可用質(zhì)量單位表示，也可用體積單位表示，時(shí)流量。它可用質(zhì)量單位表示，也可用體積單位表示，分別稱(chēng)為分別稱(chēng)為質(zhì)量流量質(zhì)量流量(kg/s

3、)和和體積流量體積流量（m3/s) 。 v體積流量體積流量表達(dá)式為：表達(dá)式為：v質(zhì)量流量質(zhì)量流量表達(dá)式為：表達(dá)式為：v 測(cè)量某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)的流體量，即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間測(cè)量某一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)的流體量，即瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分，稱(chēng)之流體的積分，稱(chēng)之流體總量總量。 AvqvAvqm2121ttmmttvvdtqQdtqQ遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯3v 流體性質(zhì)和流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性流體性質(zhì)和流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性 流體性質(zhì)多樣性流體性質(zhì)多樣性 : 流體性質(zhì)的多樣流體性質(zhì)的多樣性表現(xiàn)在密度、粘度不同，單相流、多性表現(xiàn)在密度、粘度不同，單相流、多相流之分，可壓縮性的強(qiáng)弱，牛頓流體相流之分，可壓縮性的強(qiáng)弱，牛頓流體與

4、非牛頓體管路系統(tǒng)的多樣性與非牛頓體管路系統(tǒng)的多樣性,管道形狀，管道形狀， 壁面光滑程度。壁面光滑程度。 流動(dòng)狀態(tài)的多樣性流動(dòng)狀態(tài)的多樣性: 流體流動(dòng)狀態(tài)流體流動(dòng)狀態(tài)的多樣性表現(xiàn)在層流與紊流，的多樣性表現(xiàn)在層流與紊流， 明渠流與明渠流與管流，管流， 充滿(mǎn)流與非充滿(mǎn)流，旋轉(zhuǎn)流與脈充滿(mǎn)流與非充滿(mǎn)流，旋轉(zhuǎn)流與脈動(dòng)流。動(dòng)流。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯4v4.1.2流量測(cè)量方法流量測(cè)量方法v 1.容積法容積法 原理：容積型流量計(jì)測(cè)量流量的基本依據(jù)是，原理：容積型流量計(jì)測(cè)量流量的基本依據(jù)是，單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)流體充滿(mǎn)單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)流體充滿(mǎn)(或排出或排出)某一定容容某一定容容器的次數(shù)。即有器的次數(shù)。即有 qv

5、= nV 式中，式中， V為定容容器的容積，為定容容器的容積，n為單位時(shí)間為單位時(shí)間內(nèi)被測(cè)流體充滿(mǎn)內(nèi)被測(cè)流體充滿(mǎn)(或排出或排出)定容容器的次數(shù)定容容器的次數(shù) 。 形式：橢圓齒輪式、腰輪式、刮板式、活塞形式：橢圓齒輪式、腰輪式、刮板式、活塞式等式等 。 特點(diǎn)：流動(dòng)狀態(tài)對(duì)測(cè)量的影響小，精度高；特點(diǎn)：流動(dòng)狀態(tài)對(duì)測(cè)量的影響小，精度高；有一定的壓力損失；不宜用于高溫、高壓、臟有一定的壓力損失；不宜用于高溫、高壓、臟污介質(zhì)的測(cè)量污介質(zhì)的測(cè)量。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯5括板式流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)腰輪流量計(jì)活塞式流量計(jì)容積式計(jì)量表遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯6v2.流速法流速法 原理：速度型流量計(jì)以流體一

6、元流動(dòng)原理：速度型流量計(jì)以流體一元流動(dòng)的連續(xù)方程為理論依據(jù)，即當(dāng)流通截面的連續(xù)方程為理論依據(jù)，即當(dāng)流通截面確定時(shí)，流體的體積流量與截面上的平確定時(shí)，流體的體積流量與截面上的平均流速成正比。均流速成正比。 形式：差壓式、轉(zhuǎn)子式、渦輪式、層形式：差壓式、轉(zhuǎn)子式、渦輪式、層流式，電磁式、聲波式流式，電磁式、聲波式 特點(diǎn)：使用性能好，精度高；可用于特點(diǎn)：使用性能好，精度高；可用于高溫、高壓介質(zhì)的測(cè)量，流動(dòng)狀態(tài)、高溫、高壓介質(zhì)的測(cè)量，流動(dòng)狀態(tài)、Re對(duì)測(cè)量的影響大。對(duì)測(cè)量的影響大。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯7v 3.質(zhì)量法質(zhì)量法 這類(lèi)流量計(jì)以測(cè)量與流體質(zhì)量有關(guān)的物理效這類(lèi)流量計(jì)以測(cè)量與流體質(zhì)量有關(guān)的物理

7、效應(yīng)為基礎(chǔ)，分為應(yīng)為基礎(chǔ)，分為直接式直接式、推導(dǎo)式推導(dǎo)式和和溫度壓力補(bǔ)溫度壓力補(bǔ)償式償式三種。三種。 直接式質(zhì)量流量計(jì)直接式質(zhì)量流量計(jì)利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)利用與質(zhì)量流量直接有關(guān)的原理的原理(如慣性系中的牛頓第二定律如慣性系中的牛頓第二定律)進(jìn)行測(cè)量。進(jìn)行測(cè)量。v推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)是同時(shí)測(cè)取流體的密度和體是同時(shí)測(cè)取流體的密度和體積流量，通過(guò)運(yùn)算而推導(dǎo)出質(zhì)量流量的。一般，積流量，通過(guò)運(yùn)算而推導(dǎo)出質(zhì)量流量的。一般，它由速度型流量計(jì)和密度計(jì)組合而成。它由速度型流量計(jì)和密度計(jì)組合而成。 溫度壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)溫度壓力補(bǔ)償式質(zhì)量流量計(jì)也可看成是一種也可看成是一種推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)，只是它不

8、配用密度計(jì)，而推導(dǎo)式質(zhì)量流量計(jì)，只是它不配用密度計(jì)，而是利用溫度、壓力與密度之間的關(guān)系，將溫度、是利用溫度、壓力與密度之間的關(guān)系，將溫度、壓力的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為密度，再與體積流量進(jìn)行壓力的測(cè)量值轉(zhuǎn)換為密度，再與體積流量進(jìn)行運(yùn)算而得到質(zhì)量流量。運(yùn)算而得到質(zhì)量流量。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯8v應(yīng)當(dāng)指出，無(wú)論哪一種流應(yīng)當(dāng)指出，無(wú)論哪一種流量計(jì)，都有一定的適用范量計(jì)，都有一定的適用范圍，對(duì)流利的特性以及管?chē)瑢?duì)流利的特性以及管道條件都有特定的要求。道條件都有特定的要求。目前生產(chǎn)的容積法和速度目前生產(chǎn)的容積法和速度法流量計(jì)，都要求滿(mǎn)足下法流量計(jì)，都要求滿(mǎn)足下列條件：列條件：v 流體必須充滿(mǎn)管道內(nèi)流體必

9、須充滿(mǎn)管道內(nèi)部，并連續(xù)流動(dòng)；部，并連續(xù)流動(dòng)；v流體在物理上和熱力學(xué)流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測(cè)量元上是單相的，流經(jīng)測(cè)量元件時(shí)不發(fā)生相變；件時(shí)不發(fā)生相變；v流體的速度一般在音速流體的速度一般在音速以下。以下。v常見(jiàn)流量計(jì)的種類(lèi)及性能常見(jiàn)流量計(jì)的種類(lèi)及性能參見(jiàn)教材第參見(jiàn)教材第197197頁(yè)表頁(yè)表4-14-1。v4.4.流量計(jì)及其主要參數(shù)流量計(jì)及其主要參數(shù)v用于測(cè)量流量的計(jì)量器具稱(chēng)用于測(cè)量流量的計(jì)量器具稱(chēng)為流量計(jì)。有一次裝置和二次為流量計(jì)。有一次裝置和二次儀表組成。儀表組成。v流量計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)有：流量計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)有：v流量測(cè)量范圍上限值：流量測(cè)量范圍上限值：A=aA=a1010n

10、nv其中其中a=1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.2,a=1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.2,4.0,5.1,(6.0),6.3,8.04.0,5.1,(6.0),6.3,8.0v差壓測(cè)量范圍上限值差壓測(cè)量范圍上限值B=b 1010n n其中其中b=1.0,1.6,2.5,4.0,6.0b=1.0,1.6,2.5,4.0,6.0壓力損失：用流量計(jì)進(jìn)、出口壓力損失：用流量計(jì)進(jìn)、出口的靜壓差表示。的靜壓差表示。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯94.24.2測(cè)速管測(cè)速管v測(cè)速度的結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理測(cè)速度的結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理 測(cè)速管又稱(chēng)皮托（測(cè)速管又稱(chēng)皮托（Pitot）管，如圖所示，是由

11、兩根彎成直角的同心套管組成，管，如圖所示，是由兩根彎成直角的同心套管組成，內(nèi)管管口正對(duì)著管道中流體流動(dòng)方向，外管的管口內(nèi)管管口正對(duì)著管道中流體流動(dòng)方向，外管的管口是封閉的，在外管前端壁面四周開(kāi)有若干測(cè)壓小孔。是封閉的，在外管前端壁面四周開(kāi)有若干測(cè)壓小孔。為了減小誤差，測(cè)速管的前端經(jīng)常做成半球形以減為了減小誤差，測(cè)速管的前端經(jīng)常做成半球形以減少渦流。測(cè)速管的內(nèi)管與外管分別與少渦流。測(cè)速管的內(nèi)管與外管分別與U形壓差計(jì)相形壓差計(jì)相連。連。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯10遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯11v內(nèi)管所測(cè)的是流體在內(nèi)管所測(cè)的是流體在A處的局部動(dòng)能和靜壓能之和，處的局部動(dòng)能和靜壓能之和，稱(chēng)為總

12、壓能。稱(chēng)為總壓能。測(cè)速管內(nèi)管測(cè)速管內(nèi)管A處：處：由于外管壁上的測(cè)壓小孔與流體流動(dòng)方向平行，所以外由于外管壁上的測(cè)壓小孔與流體流動(dòng)方向平行，所以外管僅測(cè)得流體的靜壓能，即外管管僅測(cè)得流體的靜壓能，即外管B B處：處：U U形壓差計(jì)實(shí)際反映的是內(nèi)管沖壓能和外管靜壓能之差，形壓差計(jì)實(shí)際反映的是內(nèi)管沖壓能和外管靜壓能之差，即即則該處的局部速度為則該處的局部速度為 .221uppAppB.2.221)21(upuppppBApvpvpv298. 022）（對(duì)于可壓縮流體：一般取修正后的流量公式：-1遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯12v由此可知，測(cè)速管實(shí)際測(cè)得的是流體在管截面某處的由此可知，測(cè)速管實(shí)際測(cè)得的

13、是流體在管截面某處的點(diǎn)速點(diǎn)速度度，因此利用測(cè)速管可以測(cè)得流體在管內(nèi)的速度分布。若，因此利用測(cè)速管可以測(cè)得流體在管內(nèi)的速度分布。若要獲得流量，可對(duì)速度分布曲線(xiàn)進(jìn)行積分。也可以利用皮要獲得流量，可對(duì)速度分布曲線(xiàn)進(jìn)行積分。也可以利用皮托管測(cè)量管中心的最大流速，利用圖所示的關(guān)系查取最大托管測(cè)量管中心的最大流速，利用圖所示的關(guān)系查取最大速度與平均速度的關(guān)系，求出管道與速度與平均速度的關(guān)系，求出管道與Re的關(guān)系、截面的平的關(guān)系、截面的平均速度，進(jìn)而計(jì)算出流量，此法較常用。均速度，進(jìn)而計(jì)算出流量，此法較常用。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯13均速管均速管皮托管皮托管遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯14v測(cè)速管的安

14、裝測(cè)速管的安裝v1.必須保證測(cè)量點(diǎn)位于均勻流段，一般要求測(cè)必須保證測(cè)量點(diǎn)位于均勻流段，一般要求測(cè)量點(diǎn)上、下游的直管長(zhǎng)度最好大于量點(diǎn)上、下游的直管長(zhǎng)度最好大于50倍管內(nèi)徑，倍管內(nèi)徑，至少也應(yīng)大于至少也應(yīng)大于812倍。倍。v2.測(cè)速管管口截面必須垂直于流體流動(dòng)方向，測(cè)速管管口截面必須垂直于流體流動(dòng)方向，任何偏離都將導(dǎo)致負(fù)偏差。任何偏離都將導(dǎo)致負(fù)偏差。v3.測(cè)速管的外徑測(cè)速管的外徑d0不應(yīng)超過(guò)管內(nèi)徑不應(yīng)超過(guò)管內(nèi)徑d的的1/50，即即d0d/50。v測(cè)速管對(duì)流體的阻力較小，適用于測(cè)量大直徑測(cè)速管對(duì)流體的阻力較小，適用于測(cè)量大直徑管道中清潔氣體的流速，若流體中含有固體雜管道中清潔氣體的流速，若流體中含有

15、固體雜質(zhì)時(shí)，易將測(cè)壓孔堵塞，故不易采用。此外，質(zhì)時(shí)，易將測(cè)壓孔堵塞，故不易采用。此外，測(cè)速管的壓差讀數(shù)較小，常常需要放大或配微測(cè)速管的壓差讀數(shù)較小，常常需要放大或配微壓計(jì)。壓計(jì)。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯154.34.3節(jié)流式流量計(jì)節(jié)流式流量計(jì)v4.3.1測(cè)量原理與流量方程測(cè)量原理與流量方程 v節(jié)流式流量計(jì)是利用流體流經(jīng)節(jié)流元件產(chǎn)生的壓力差節(jié)流式流量計(jì)是利用流體流經(jīng)節(jié)流元件產(chǎn)生的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。將節(jié)流件垂直安裝在管道中，以來(lái)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。將節(jié)流件垂直安裝在管道中，以一定取壓方式測(cè)取孔板前后兩端的壓差，并與壓差計(jì)一定取壓方式測(cè)取孔板前后兩端的壓差，并與壓差計(jì)相連，即構(gòu)成節(jié)流式流量計(jì)

16、。相連，即構(gòu)成節(jié)流式流量計(jì)。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯16v節(jié)流過(guò)程分析節(jié)流過(guò)程分析：當(dāng)流體流過(guò)管道：當(dāng)流體流過(guò)管道中的節(jié)流元件時(shí)，由于流通截面中的節(jié)流元件時(shí)，由于流通截面的變化，節(jié)流件前后的靜壓力不的變化，節(jié)流件前后的靜壓力不同，靜壓差與流體的流量有關(guān)，同，靜壓差與流體的流量有關(guān)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為這種現(xiàn)象稱(chēng)為節(jié)流現(xiàn)象。節(jié)流現(xiàn)象。如圖所如圖所示，流束未受到節(jié)流件影響時(shí)，示，流束未受到節(jié)流件影響時(shí)，流動(dòng)方向與管道中心線(xiàn)平行。流動(dòng)方向與管道中心線(xiàn)平行。在在節(jié)流件前，流體向中心加速，至節(jié)流件前，流體向中心加速，至截面截面2處流束收縮到最小，此處處流束收縮到最小，此處流速方向又與管道中心線(xiàn)平行，流速方

17、向又與管道中心線(xiàn)平行，且流速最大，壓力最低，然后流且流速最大，壓力最低，然后流束擴(kuò)張，流速下降，靜壓升高，束擴(kuò)張，流速下降，靜壓升高，直到截面直到截面3處流束又充滿(mǎn)管道。處流束又充滿(mǎn)管道。由于渦流區(qū)的存在，導(dǎo)致流體能由于渦流區(qū)的存在，導(dǎo)致流體能量損失，故在截面量損失，故在截面3處?kù)o壓力處?kù)o壓力p3不等于原先的數(shù)值，而產(chǎn)生了壓不等于原先的數(shù)值，而產(chǎn)生了壓力損失力損失p 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯17v流量方程的推導(dǎo)：根據(jù)截面流量方程的推導(dǎo)：根據(jù)截面1，2處的壓力能、動(dòng)能和勢(shì)能的關(guān)系，處的壓力能、動(dòng)能和勢(shì)能的關(guān)系，可寫(xiě)出伯努利方程如下：可寫(xiě)出伯努利方程如下：v另外，根據(jù)流體流動(dòng)的連續(xù)性方程，有另

18、外，根據(jù)流體流動(dòng)的連續(xù)性方程，有v式中，式中，C1、C2截面截面1，2處的動(dòng)能修正系數(shù)；處的動(dòng)能修正系數(shù)；v Z1Z1、Z2Z2，截面截面1，2處流體對(duì)參考水平面的距離；處流體對(duì)參考水平面的距離；v g重力加速度；重力加速度；v 能量損失系數(shù)；能量損失系數(shù)；v A1A1、A2A2截面截面1，2處的流束截面。處的流束截面。v1） 不可壓縮流體的流量方程不可壓縮流體的流量方程v令令 =d/D v由（由（2）式）式 代入（代入（1）式得）式得 22222222222221121111vgZvCpgZvCp222111AvAv（1）（2）222244dddd221vv遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯18v

19、又根據(jù)取壓位置不同設(shè)又根據(jù)取壓位置不同設(shè) 最后得出最后得出v其中其中= 稱(chēng)為流量系數(shù)稱(chēng)為流量系數(shù) （國(guó)際上多用流出系數(shù)（國(guó)際上多用流出系數(shù)C代替）代替）v1） 可壓縮流體的流量方程可壓縮流體的流量方程v令令1，則可壓縮流體的流量方程為，則可壓縮流體的流量方程為 v如果對(duì)于不可壓縮流體取如果對(duì)于不可壓縮流體取=1，那么上兩式便是流體流量方程的統(tǒng)一形，那么上兩式便是流體流量方程的統(tǒng)一形式。式。 )(212142122ppCCv2121pppp)241)24)2421242122124212ppdCppdppdCCqm（4212CC為膨脹系數(shù)（)241)24121242124ppdCqppdCqvm

20、流出系數(shù)定義為流出系數(shù)定義為實(shí)際流量與理論實(shí)際流量與理論流量值之比值。流量值之比值。理論流量計(jì)在：理論流量計(jì)在：吳能量損失、平吳能量損失、平均速度可代替瞬均速度可代替瞬時(shí)速度、時(shí)速度、d=d =1、及、及 =1的的條件下的流量。條件下的流量。411EEEC為漸進(jìn)速度系數(shù)，遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯194.3.24.3.2標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化建立的基礎(chǔ)：節(jié)流裝置標(biāo)準(zhǔn)化建立的基礎(chǔ)：v對(duì)于一定粗糙度的管道，幾何相似（對(duì)于一定粗糙度的管道，幾何相似（值相）等的節(jié)值相）等的節(jié)流裝置在流體動(dòng)力學(xué)相似（管內(nèi)流動(dòng)雷諾數(shù)流裝置在流體動(dòng)力學(xué)相似（管內(nèi)流動(dòng)雷諾數(shù)R Reded相等）相等）的條件

21、下，流量系數(shù)的條件下，流量系數(shù)相等。相等。v標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容：v的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（以表格或公式的形式給出）；的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（以表格或公式的形式給出）；v滿(mǎn)足相似條件的四個(gè)規(guī)定：滿(mǎn)足相似條件的四個(gè)規(guī)定：v規(guī)定的節(jié)流件形式；規(guī)定的節(jié)流件形式；v規(guī)定的取壓方式；規(guī)定的取壓方式；v規(guī)定的管道條件；規(guī)定的管道條件；v規(guī)定的流體條件。規(guī)定的流體條件。v因此滿(mǎn)足規(guī)定條件的節(jié)流裝置稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。因此滿(mǎn)足規(guī)定條件的節(jié)流裝置稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯20v我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 262481 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置是：節(jié)流裝置是：v 標(biāo)準(zhǔn)孔板角接取壓；標(biāo)準(zhǔn)孔板角接取壓；v 標(biāo)準(zhǔn)孔板

22、，法蘭取壓；標(biāo)準(zhǔn)孔板，法蘭取壓；v ISA1932噴嘴，角接取壓。噴嘴，角接取壓。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯21v1.1.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流元件v標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板v標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示。它是一標(biāo)準(zhǔn)孔板的形狀如圖所示。它是一帶有圓孔的板，圓孔與管道同心，帶有圓孔的板，圓孔與管道同心，直角入口邊緣非常銳利。直角入口邊緣非常銳利?？装辶髁靠装辶髁坑?jì)實(shí)物圖計(jì)實(shí)物圖 標(biāo)準(zhǔn)孔板的重要的尺寸標(biāo)準(zhǔn)孔板的重要的尺寸參數(shù)是開(kāi)孔直徑，對(duì)制成的孔板，參數(shù)是開(kāi)孔直徑，對(duì)制成的孔板，應(yīng)至少取四個(gè)大致相等的角度測(cè)得應(yīng)至少取四個(gè)大致相等的角度測(cè)得直徑的平均值。任一孔徑的單測(cè)值直徑的平均值。任一孔徑的單測(cè)值與平均值之差不

23、得大于與平均值之差不得大于0.05%0.05%。孔?？讖綉?yīng)大于或等于徑應(yīng)大于或等于12.5mm12.5mm，孔徑比，孔徑比 ( (為管道直徑為管道直徑) )為為0.20.20.80.8?？装彘_(kāi)孔上游側(cè)的直角入口邊緣，孔板開(kāi)孔上游側(cè)的直角入口邊緣，應(yīng)銳利無(wú)毛刺和劃痕。若直角入口應(yīng)銳利無(wú)毛刺和劃痕。若直角入口邊緣形成圓弧，其圓弧半徑應(yīng)小于邊緣形成圓弧，其圓弧半徑應(yīng)小于或等于或等于0.00040.0004?？装暹M(jìn)口圓筒的厚?？装暹M(jìn)口圓筒的厚度度e e和孔板厚度和孔板厚度E E不能過(guò)大，以免影不能過(guò)大，以免影響精度。響精度。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯22遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯23v標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)

24、準(zhǔn)噴嘴v標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖所示。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖所示。其輪廓外形由進(jìn)口端面其輪廓外形由進(jìn)口端面A A、收縮部分第一圓弧曲面與收縮部分第一圓弧曲面與第二圓弧曲面、圓筒形喉第二圓弧曲面、圓筒形喉部和出口邊緣保護(hù)糟部和出口邊緣保護(hù)糟H H所組所組成。圓筒形喉部成。圓筒形喉部e e的直徑即的直徑即為節(jié)流件的開(kāi)孔直徑，其為節(jié)流件的開(kāi)孔直徑，其長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為0.30.3。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴加工。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴加工比較困難，一般均由專(zhuān)業(yè)比較困難，一般均由專(zhuān)業(yè)廠制造，實(shí)驗(yàn)室所用的在廠制造，實(shí)驗(yàn)室所用的在市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)。市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)。v標(biāo)準(zhǔn)噴嘴適用的管道直徑標(biāo)準(zhǔn)噴嘴適用的管道直徑為為501000mm501000mm，孔徑比，孔徑比

25、為為0.32 - 0.80.32 - 0.8，雷諾數(shù)為，雷諾數(shù)為2 2E42E42E6E6。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯24長(zhǎng)徑噴嘴長(zhǎng)徑噴嘴適用于：適用于：50mmD 630mm0.20 0.80104 ReD 107K/D 10104遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯25v文丘里管文丘里管v文丘里管是由入口圓筒段文丘里管是由入口圓筒段A A、圓錐形收縮段、圓錐形收縮段B B、圓筒、圓筒形喉部形喉部C C和圓錐形擴(kuò)散段和圓錐形擴(kuò)散段E E所組成。文丘里管的幾何所組成。文丘里管的幾何形狀如圖形狀如圖3-143-14所示。文丘里管第一收縮段錐度為所示。文丘里管第一收縮段錐度為2121 1 1 ，擴(kuò)散段為

26、，擴(kuò)散段為7 7 15 15 ，文丘里的比，文丘里的比值為值為0.4 - 0.70.4 - 0.7。適用于：適用于：200mmD 1200mm0.4 0.72 104 ReD 2 106C=0.985遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯26應(yīng)用于大口徑流應(yīng)用于大口徑流量測(cè)量，對(duì)流體量測(cè)量，對(duì)流體中的懸浮物不敏中的懸浮物不敏感，精度高，但感，精度高，但尺寸大，笨重加尺寸大，笨重加工困難，成本高。工困難，成本高。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯27v2.取壓裝置取壓裝置v（1）角接取壓裝置）角接取壓裝置v角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨(dú)角接取壓裝置有環(huán)室取壓和單獨(dú)鉆孔取壓兩種。如圖所示。鉆孔取壓兩種。如圖所示。v

27、環(huán)室取壓有均壓作用，壓差比較環(huán)室取壓有均壓作用，壓差比較穩(wěn)定，被廣泛在用。但當(dāng)管經(jīng)超穩(wěn)定，被廣泛在用。但當(dāng)管經(jīng)超過(guò)，過(guò)，500mm時(shí)采用單獨(dú)鉆孔取時(shí)采用單獨(dú)鉆孔取壓。壓。v0.65時(shí)時(shí).0.005D a 0.03Dv 0.65時(shí)時(shí),0.01Da0.02Dv而且而且a應(yīng)在應(yīng)在110mm范圍內(nèi)范圍內(nèi) 。v環(huán)室縫隙的厚度環(huán)室縫隙的厚度f(wàn)2a。v環(huán)室截面環(huán)室截面hC 1/2Da。v取壓孔取壓孔取取410mm。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯28（2）法蘭取壓裝置）法蘭取壓裝置如圖所示。如圖所示。取壓孔直徑不大于取壓孔直徑不大于0.08 D，（，（612mm)。取壓孔截面距節(jié)流件。取壓孔截面距節(jié)流件前后端面

28、距離為前后端面距離為25.41mm。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯29v3.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的管道條件v節(jié)流件前后直管段節(jié)流件前后直管段l1、l2及及l(fā)0的要求如表所示。的要求如表所示。v說(shuō)明：說(shuō)明：v（1）若上游側(cè)有兩個(gè)阻力件，其間的直管段長(zhǎng)度）若上游側(cè)有兩個(gè)阻力件，其間的直管段長(zhǎng)度l0取按上游側(cè)第二局部取按上游側(cè)第二局部阻力件形式和阻力件形式和=0.7（不論實(shí)際（不論實(shí)際值為多少）查表所得值為多少）查表所得l1的一半。的一半。v（2）如節(jié)流件上游側(cè)有溫度計(jì)套管，他與節(jié)流件的距離應(yīng)為）如節(jié)流件上游側(cè)有溫度計(jì)套管，他與節(jié)流件的距離應(yīng)為5D（3D）（當(dāng)溫度計(jì)套管直徑（當(dāng)溫度計(jì)套管

29、直徑0.03D時(shí)）或時(shí)）或20D（當(dāng)溫度計(jì)套管在（當(dāng)溫度計(jì)套管在0.03D0.13D之間時(shí)）。一般應(yīng)盡可能把溫度計(jì)裝于節(jié)流件之后，此時(shí)要求它與節(jié)流之間時(shí)）。一般應(yīng)盡可能把溫度計(jì)裝于節(jié)流件之后，此時(shí)要求它與節(jié)流件的距離大于件的距離大于5D。v（3）如果使用的節(jié)流件上游側(cè)的阻力件形式?jīng)]有包括在表內(nèi)，或要求的）如果使用的節(jié)流件上游側(cè)的阻力件形式?jīng)]有包括在表內(nèi)，或要求的三個(gè)直管段長(zhǎng)度有一個(gè)小于括號(hào)內(nèi)的值，則整套節(jié)流裝置需單獨(dú)標(biāo)定。三個(gè)直管段長(zhǎng)度有一個(gè)小于括號(hào)內(nèi)的值，則整套節(jié)流裝置需單獨(dú)標(biāo)定。節(jié)流裝置前后的直管段要求：節(jié)流裝置前后的直管段要求：目測(cè)是直的目測(cè)是直的直徑符合誤差要求直徑符合誤差要求管壁粗糙

30、度符合要求管壁粗糙度符合要求遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯30遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯31遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯32遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯33遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯34v4.標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流體條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的流體條件v 流體必須充滿(mǎn)管道內(nèi)部，并連續(xù)流動(dòng)；流體必須充滿(mǎn)管道內(nèi)部，并連續(xù)流動(dòng)；v流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流體在物理上和熱力學(xué)上是單相的，流經(jīng)測(cè)量元件時(shí)不發(fā)生相變；流經(jīng)測(cè)量元件時(shí)不發(fā)生相變；v流體的速度一般在音速以下。流體的速度一般在音速以下。v流體流經(jīng)節(jié)流件前后流束平行于管道流體流經(jīng)節(jié)流件前后流束平行于管道軸線(xiàn)。軸線(xiàn)。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯35v4.3

31、.3 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有關(guān)參數(shù)的確定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置有關(guān)參數(shù)的確定v1.流量系數(shù)流量系數(shù)和流出系數(shù)和流出系數(shù)Cv與節(jié)流裝置，與節(jié)流裝置，Red及管道粗糙度有關(guān)。及管道粗糙度有關(guān)。v絕對(duì)粗糙度絕對(duì)粗糙度kc和相對(duì)粗糙度和相對(duì)粗糙度kc/Dv光滑管道：光滑管道：kc/D0.0004v光管流量系數(shù)光管流量系數(shù)0：在光滑管道上測(cè)定：在光滑管道上測(cè)定的流量系數(shù)。的流量系數(shù)。v對(duì)同一節(jié)流裝置，在一定的對(duì)同一節(jié)流裝置，在一定的值下，值下， 0只與只與Red有關(guān)。有關(guān)。v如圖所示。如圖所示。v界限雷諾數(shù)界限雷諾數(shù)：保持：保持0穩(wěn)定的雷諾數(shù)的穩(wěn)定的雷諾數(shù)的最小值。最小值。v保持保持0穩(wěn)定的方法：穩(wěn)定的方法：v在界限雷諾

32、數(shù)以上測(cè)量；在界限雷諾數(shù)以上測(cè)量；v限制流量的變化范圍，使最大流量限制流量的變化范圍，使最大流量和最小流量時(shí)和最小流量時(shí)0的變化不超過(guò)的變化不超過(guò)0.5%。標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯36流出系數(shù)流出系數(shù)C1998年年4月月1日日ISO5167：1991流量系數(shù)公式修改為里德流量系數(shù)公式修改為里德-哈里斯公式：哈里斯公式：孔板：孔板：取壓口的距離。為孔板下游端面到上游其中應(yīng)加入下項(xiàng)：當(dāng)222113 . 11 . 12222448 . 07103 . 065 . 38 . 07 . 0682/4 .25/8 . 275. 0011. 012.71128 . 012

33、031. 01Re1900011. 01123. 0080. 0043. 0Re10Re190000063. 0188. 0Re10000521. 0216. 00261. 05961. 011lDlLDlLDmmDLLeCDLLDDD遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯37標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：15. 1615. 421 . 4Re10)0033. 000175. 0(2262. 09900. 0DC長(zhǎng)徑噴嘴：長(zhǎng)徑噴嘴：985. 0995. 0984. 0196. 09859. 05 . 4CCCC粗焊鐵板收縮段式：精加工收縮段式：其中粗糙收縮段式：/ReReRe1000653. 09965. 05

34、. 06DddC文丘里管：文丘里管：遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯38v結(jié)論結(jié)論:v(1)節(jié)流式流量計(jì)一般在界限雷諾數(shù)以上進(jìn)行測(cè)節(jié)流式流量計(jì)一般在界限雷諾數(shù)以上進(jìn)行測(cè)量量;v(2)節(jié)流式流量計(jì)的量程比只有節(jié)流式流量計(jì)的量程比只有3:1。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯39遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯40v2.膨脹系數(shù)膨脹系數(shù)v決定于決定于p/pp/p1 1， 和介質(zhì)的等熵指數(shù)和介質(zhì)的等熵指數(shù)k。v標(biāo)準(zhǔn)孔板：標(biāo)準(zhǔn)孔板：v對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴：kpp11284193.0256.0351.0175.0/1111112122112442ppppkkkkkk：以上兩式的適用范圍為其中遼寧科技大學(xué) 熱能系

35、 周麗雯41v3.壓力損失壓力損失pv4.開(kāi)孔直徑和管徑的確定開(kāi)孔直徑和管徑的確定)20(1)20(12020tDDtddDdppCCpp9 . 12424111計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)孔板可用下式近似遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯42v4.3.4標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用范圍標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的使用范圍v下表為幾種標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的應(yīng)用范圍。表中的界限雷諾數(shù)隨下表為幾種標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的應(yīng)用范圍。表中的界限雷諾數(shù)隨而變。而變。同時(shí)考慮以下因素：同時(shí)考慮以下因素：v流體條件：測(cè)量易沉淀或有腐蝕性的流體易采用噴嘴。流體條件：測(cè)量易沉淀或有腐蝕性的流體易采用噴嘴。v管道條件：在管道內(nèi)壁比較粗糙的條件下，易采用噴嘴。管道條件：在管道內(nèi)壁比

36、較粗糙的條件下，易采用噴嘴。v壓力損失：在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件中，孔板壓力損失最大。壓力損失：在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件中，孔板壓力損失最大。v運(yùn)行精度：在高參數(shù)、大流量的生產(chǎn)線(xiàn)上，通常采用噴嘴。運(yùn)行精度：在高參數(shù)、大流量的生產(chǎn)線(xiàn)上，通常采用噴嘴。v在同一在同一值下，噴嘴較孔板的值下，噴嘴較孔板的d大，故測(cè)量范圍大。大，故測(cè)量范圍大。v與噴嘴相比，孔板的最大優(yōu)點(diǎn)是加工方便、安裝容易、省料、造與噴嘴相比，孔板的最大優(yōu)點(diǎn)是加工方便、安裝容易、省料、造價(jià)低。價(jià)低。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯43v4.3.5節(jié)流式流量計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算節(jié)流式流量計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算v命題一：校核已有的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置命題一：校核已有的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v已知管道內(nèi)

37、經(jīng)、節(jié)流件開(kāi)孔直徑、取壓方式、被測(cè)流體參數(shù)、已知管道內(nèi)經(jīng)、節(jié)流件開(kāi)孔直徑、取壓方式、被測(cè)流體參數(shù)、及工作溫度壓力等條件，根據(jù)所測(cè)的壓差值計(jì)算被測(cè)流體的及工作溫度壓力等條件，根據(jù)所測(cè)的壓差值計(jì)算被測(cè)流體的流量。流量。v本命題利用流量公式，采用迭代方法進(jìn)行計(jì)算。本命題利用流量公式，采用迭代方法進(jìn)行計(jì)算。v命題二：設(shè)計(jì)新的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置命題二：設(shè)計(jì)新的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v已知管道直井、被測(cè)流體參數(shù)、預(yù)計(jì)流量范圍、要求包括的已知管道直井、被測(cè)流體參數(shù)、預(yù)計(jì)流量范圍、要求包括的做小直管段、允許的壓損以及其他條件等，確定流量表尺上做小直管段、允許的壓損以及其他條件等，確定流量表尺上限和差壓計(jì)上限、確定節(jié)流裝置的形

38、式和開(kāi)孔直徑、確定最限和差壓計(jì)上限、確定節(jié)流裝置的形式和開(kāi)孔直徑、確定最小值管段長(zhǎng)度、選配差壓計(jì)、計(jì)算最大壓力損失、計(jì)算測(cè)量小值管段長(zhǎng)度、選配差壓計(jì)、計(jì)算最大壓力損失、計(jì)算測(cè)量誤差或不確定度。誤差或不確定度。v詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟參閱詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟參閱標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯44v4.3.6非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置非標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置v低雷諾數(shù)用：低雷諾數(shù)用：1/4圓孔板、錐形入口孔板等。圓孔板、錐形入口孔板等。v臟污介質(zhì)用：圓缺孔板、偏心孔板等。臟污介質(zhì)用：圓缺孔板、偏心孔板等。v低壓損害用：羅洛斯管、道爾管等。低壓損害用：羅洛斯管、道爾管等。v小管徑用：小于小管徑用：小

39、于50mm節(jié)流件、整體（內(nèi)藏）式孔板等。節(jié)流件、整體（內(nèi)藏）式孔板等。v端頭節(jié)流裝置：端頭孔板、端頭噴嘴等。端頭節(jié)流裝置：端頭孔板、端頭噴嘴等。v寬范圍度節(jié)流裝置：變壓頭變面積孔板（線(xiàn)性孔板）。寬范圍度節(jié)流裝置：變壓頭變面積孔板（線(xiàn)性孔板）。v脈動(dòng)流節(jié)流裝置：脈動(dòng)流節(jié)流裝置：v臨界流節(jié)流裝置：臨界流節(jié)流裝置：v混相流節(jié)流裝置：混相流節(jié)流裝置：遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯454.4 浮子流量計(jì)浮子流量計(jì)v4.4.1 浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理 v浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖所示，是由一段上浮子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如圖所示，是由一段上粗下細(xì)的錐形玻璃管（錐角約在粗下細(xì)的錐形玻璃管（錐角約

40、在4左右）左右）和管內(nèi)一個(gè)密度大于被測(cè)流體的固體浮子和管內(nèi)一個(gè)密度大于被測(cè)流體的固體浮子（或稱(chēng)轉(zhuǎn)子）所構(gòu)成。流體自玻璃管底部（或稱(chēng)轉(zhuǎn)子）所構(gòu)成。流體自玻璃管底部流入，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子和管壁之間的環(huán)隙，再?gòu)牧魅?，?jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子和管壁之間的環(huán)隙，再?gòu)捻敳苛鞒?。頂部流出。v管中無(wú)流體通過(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)子沉在管底部。當(dāng)管中無(wú)流體通過(guò)時(shí)，轉(zhuǎn)子沉在管底部。當(dāng)被測(cè)流體以一定的流量流經(jīng)轉(zhuǎn)子與管壁之被測(cè)流體以一定的流量流經(jīng)轉(zhuǎn)子與管壁之間的環(huán)隙時(shí)，由于流道截面減小，流速增間的環(huán)隙時(shí)，由于流道截面減小，流速增大，壓力隨之降低，于是在轉(zhuǎn)子上、下端大，壓力隨之降低，于是在轉(zhuǎn)子上、下端面形成一個(gè)壓差，將轉(zhuǎn)子托起，使轉(zhuǎn)子上面形成一個(gè)壓差，將轉(zhuǎn)子

41、托起，使轉(zhuǎn)子上浮。隨轉(zhuǎn)子的上浮，環(huán)隙面積逐漸增大，浮。隨轉(zhuǎn)子的上浮，環(huán)隙面積逐漸增大，流速減小，壓力增加，從而使轉(zhuǎn)子兩端的流速減小，壓力增加，從而使轉(zhuǎn)子兩端的壓差降低。當(dāng)轉(zhuǎn)子上浮至某一定高度時(shí)，壓差降低。當(dāng)轉(zhuǎn)子上浮至某一定高度時(shí)，轉(zhuǎn)子兩端面壓差造成的升力恰好等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子兩端面壓差造成的升力恰好等于轉(zhuǎn)子的重力時(shí)，轉(zhuǎn)子不再上升，而懸浮在該高的重力時(shí)，轉(zhuǎn)子不再上升，而懸浮在該高度。轉(zhuǎn)子流量計(jì)玻璃管外表面上刻有流量度。轉(zhuǎn)子流量計(jì)玻璃管外表面上刻有流量值，根據(jù)轉(zhuǎn)子平衡時(shí)其上端平面所處的位值，根據(jù)轉(zhuǎn)子平衡時(shí)其上端平面所處的位置，即可讀取相應(yīng)的流量。置，即可讀取相應(yīng)的流量。 轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì) 1錐形硬玻

42、璃管；錐形硬玻璃管；2刻度；刻度； 3突緣填函蓋板；突緣填函蓋板；4轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯46遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯47v4.4.2轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程 v 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程可根據(jù)轉(zhuǎn)子受力平衡轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程可根據(jù)轉(zhuǎn)子受力平衡導(dǎo)出。導(dǎo)出。v假設(shè)轉(zhuǎn)子位于某一高度假設(shè)轉(zhuǎn)子位于某一高度A A時(shí)，處在受力平衡態(tài)。時(shí)，處在受力平衡態(tài)。此時(shí)向上的作用力：此時(shí)向上的作用力：v向下的作用力：向下的作用力：v由于平衡，故由于平衡，故v可得：可得： v又因?yàn)榄h(huán)形截面積：又因?yàn)榄h(huán)形截面積：v一般，一般，d d0 0=d=df f，代入則得流量方程：，代入則得流量方程：

43、v因因 值很小則：值很小則：式中式中Af:轉(zhuǎn)子截面積轉(zhuǎn)子截面積Vf：轉(zhuǎn)子體積：轉(zhuǎn)子體積f：轉(zhuǎn)子密度：轉(zhuǎn)子密度：阻力系數(shù)：阻力系數(shù)：流體密度：流體密度 ：錐角：錐角：流量系數(shù)：流量系數(shù)fAvF221)(2ffgVFfffAvgV2)(2ffAgv)(21)(422fddAffffvAgVhdhq)(2)tan(tanffffvAgVdhq)(2tan遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯48v4.4.3轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)修正轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)修正v 1. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的標(biāo)定轉(zhuǎn)子流量計(jì)的標(biāo)定 介質(zhì)：常溫常壓下的水、空氣，介質(zhì)：常溫常壓下的水、空氣， 刻度：按換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（刻度：按換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（293K,0.1

44、013MPa)下的體積流量進(jìn)下的體積流量進(jìn)行刻度。行刻度。 當(dāng)流體種類(lèi)和工作狀態(tài)與標(biāo)定時(shí)不同時(shí)，需要進(jìn)行量程估計(jì)和當(dāng)流體種類(lèi)和工作狀態(tài)與標(biāo)定時(shí)不同時(shí)，需要進(jìn)行量程估計(jì)和讀數(shù)修正。讀數(shù)修正。 v 2. 2. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)修正轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)修正v 液體的修正公式液體的修正公式v 式中：式中：Q Q0 0流量計(jì)讀數(shù)流量計(jì)讀數(shù) Q被測(cè)流體實(shí)際流量被測(cè)流體實(shí)際流量, 0， 標(biāo)定用流體在標(biāo)定狀態(tài)下的流量系數(shù)，密度；標(biāo)定用流體在標(biāo)定狀態(tài)下的流量系數(shù)，密度； ，被測(cè)流體在工作狀態(tài)下的流量系數(shù)，密度；被測(cè)流體在工作狀態(tài)下的流量系數(shù)，密度； 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯49v氣體的修正公式氣體的修正公式v

45、忽略粘度對(duì)流量系數(shù)的影響，忽略粘度對(duì)流量系數(shù)的影響，v 式中：式中：Q Q0 0流量計(jì)讀數(shù)流量計(jì)讀數(shù) Q Q被測(cè)流體實(shí)際流量被測(cè)流體實(shí)際流量 P P0 0，T T0 0標(biāo)定狀態(tài)的熱力學(xué)溫度、壓力標(biāo)定狀態(tài)的熱力學(xué)溫度、壓力 P P，T T工作狀態(tài)的熱力學(xué)溫度、壓力工作狀態(tài)的熱力學(xué)溫度、壓力 0 0，標(biāo)定流體和被測(cè)流體在標(biāo)定狀態(tài)（標(biāo)定流體和被測(cè)流體在標(biāo)定狀態(tài)（P P0 0，T T0 0）下的密度。下的密度。v轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)方便，流動(dòng)阻力很小，測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)方便，流動(dòng)阻力很小，測(cè)量范圍寬，量程比可達(dá)1010：1 1，測(cè)量精度較高，對(duì)不同的流體適用性廣。缺點(diǎn)是玻璃管測(cè)量精度較高，

46、對(duì)不同的流體適用性廣。缺點(diǎn)是玻璃管不能經(jīng)受高溫和高壓，在安裝使用過(guò)程中玻璃容易破碎。不能經(jīng)受高溫和高壓，在安裝使用過(guò)程中玻璃容易破碎。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯50v4.4.4工作特性工作特性結(jié)論：結(jié)論：1.界限雷諾數(shù)低，適合于中小流量的界限雷諾數(shù)低，適合于中小流量的測(cè)量。測(cè)量。2.流量系數(shù)穩(wěn)定，量程比可達(dá)流量系數(shù)穩(wěn)定，量程比可達(dá)10：1。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯51v4.4.5浮子流量計(jì)的種類(lèi)浮子流量計(jì)的種類(lèi)v1.玻璃管浮子流量計(jì)玻璃管浮子流量計(jì)v特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刻度直觀、成本低廉、使用方便。用于常特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刻度直觀、成本低廉、使用方便。用于常溫常壓下透明介質(zhì)的測(cè)量，只能就地顯

47、示，不能遠(yuǎn)傳。溫常壓下透明介質(zhì)的測(cè)量，只能就地顯示，不能遠(yuǎn)傳。v2.金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)用于高溫高壓、金屬管轉(zhuǎn)子流量計(jì)用于高溫高壓、不透明及腐蝕性介質(zhì)流量的測(cè)量。不透明及腐蝕性介質(zhì)流量的測(cè)量?？删偷仫@示也可遠(yuǎn)傳?？删偷仫@示也可遠(yuǎn)傳。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯52v4.4.6 4.4.6 轉(zhuǎn)子流量計(jì)量程的安裝與使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)量程的安裝與使用v轉(zhuǎn)子流量計(jì)在安裝和使用時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：轉(zhuǎn)子流量計(jì)在安裝和使用時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：v1 1 轉(zhuǎn)子流量計(jì)必須垂直安裝，不允許有明顯的傾斜轉(zhuǎn)子流量計(jì)必須垂直安裝，不允許有明顯的傾斜（傾角要小于（傾角要小于2 2），否則會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。

48、），否則會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。v2 2 為了檢修方便，在轉(zhuǎn)子流量計(jì)上游應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥。為了檢修方便，在轉(zhuǎn)子流量計(jì)上游應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)閥。v3 3 轉(zhuǎn)子對(duì)粘污比較敏感。如果粘副有污垢則轉(zhuǎn)子的質(zhì)轉(zhuǎn)子對(duì)粘污比較敏感。如果粘副有污垢則轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、環(huán)形通道的截面積會(huì)發(fā)生變化，甚至還可能出現(xiàn)量、環(huán)形通道的截面積會(huì)發(fā)生變化，甚至還可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不能上下垂直浮動(dòng)的情況，從而引起測(cè)量誤差。轉(zhuǎn)子不能上下垂直浮動(dòng)的情況，從而引起測(cè)量誤差。v4 調(diào)節(jié)或控制流量不宜采用電磁閥等速開(kāi)閥門(mén)，否則，調(diào)節(jié)或控制流量不宜采用電磁閥等速開(kāi)閥門(mén)，否則，迅速開(kāi)啟閥門(mén)，轉(zhuǎn)子就會(huì)沖到頂部，因驟然受阻失去迅速開(kāi)啟閥門(mén)，轉(zhuǎn)子就會(huì)沖到頂部，因驟然受阻失去平衡而

49、將玻璃管撞破或?qū)⒉ＡмD(zhuǎn)子撞碎。平衡而將玻璃管撞破或?qū)⒉ＡмD(zhuǎn)子撞碎。 v5 5 被測(cè)流體溫度若高于被測(cè)流體溫度若高于70時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)外側(cè)安裝時(shí)，應(yīng)在流量計(jì)外側(cè)安裝保護(hù)套，以防玻璃管因?yàn)R有冷水而驟冷破裂。國(guó)產(chǎn)保護(hù)套，以防玻璃管因?yàn)R有冷水而驟冷破裂。國(guó)產(chǎn)LZB系列轉(zhuǎn)子流量計(jì)的最高工作溫度有系列轉(zhuǎn)子流量計(jì)的最高工作溫度有120和和160兩種。兩種。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯53v例例 某氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的量程范圍為某氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的量程范圍為460m3/h?，F(xiàn)用?，F(xiàn)用來(lái)測(cè)量壓力為來(lái)測(cè)量壓力為60kPa（表壓）、溫度為（表壓）、溫度為50的氨氣，的氨氣，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)應(yīng)如何校正？此時(shí)流量量程的范圍

50、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的讀數(shù)應(yīng)如何校正？此時(shí)流量量程的范圍又為多少？（設(shè)流量系數(shù)又為多少？（設(shè)流量系數(shù)CR為常數(shù)，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闉槌?shù)，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01.3 kPa）遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯544.5 渦輪流量計(jì)v4.5.1渦輪流量計(jì)的渦輪流量計(jì)的構(gòu)造與原構(gòu)造與原理理 v渦輪流量計(jì)是以動(dòng)量矩守恒渦輪流量計(jì)是以動(dòng)量矩守恒原理為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的流量測(cè)量原理為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的流量測(cè)量?jī)x表。儀表。v渦輪流量計(jì)由渦輪流量變送渦輪流量計(jì)由渦輪流量變送器和顯示儀表組成。渦輪流器和顯示儀表組成。渦輪流量變送器包括渦輪、導(dǎo)流器、量變送器包括渦輪、導(dǎo)流器、磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器、外殼及前磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器、外殼及前置放大器等部分，如圖所示。置放

51、大器等部分，如圖所示。 渦輪流量計(jì)結(jié)構(gòu)圖1.渦輪 2.導(dǎo)流器 3.磁電感應(yīng)轉(zhuǎn)換器 4.外殼 5.前置放大器 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯55遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯56v1.1.渦輪流量計(jì)的工作原理：渦輪流量計(jì)的工作原理：v設(shè)渦輪葉片與渦輪軸線(xiàn)的夾角為設(shè)渦輪葉片與渦輪軸線(xiàn)的夾角為，如圖所示。葉輪平均半徑為，如圖所示。葉輪平均半徑為R R，葉柵流通面積為，葉柵流通面積為A A，R R處流體的切向速度為處流體的切向速度為v v1 1，則，則v v v1 1=2Rn=2Rnv被測(cè)流體流過(guò)葉片時(shí)的軸向平均流速為被測(cè)流體流過(guò)葉片時(shí)的軸向平均流速為v v=qv=qv v/A/Av則有則有v于是于是 v

52、當(dāng)渦輪結(jié)構(gòu)一定時(shí)，當(dāng)渦輪結(jié)構(gòu)一定時(shí)，渦輪的轉(zhuǎn)速渦輪的轉(zhuǎn)速n與被測(cè)流體的流量成正比，當(dāng)與被測(cè)流體的流量成正比，當(dāng)被測(cè)流體流經(jīng)渦輪并推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，高導(dǎo)磁性的渦輪葉片就周期被測(cè)流體流經(jīng)渦輪并推動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，高導(dǎo)磁性的渦輪葉片就周期性地掃過(guò)磁電轉(zhuǎn)換器的永久磁鐵，使磁路的磁阻產(chǎn)生相應(yīng)的變化，性地掃過(guò)磁電轉(zhuǎn)換器的永久磁鐵，使磁路的磁阻產(chǎn)生相應(yīng)的變化，致使通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈的磁通量也隨之發(fā)生周期性變化，從而在線(xiàn)圈致使通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈的磁通量也隨之發(fā)生周期性變化，從而在線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即輸出交流電脈沖信號(hào)。設(shè)渦輪葉片內(nèi)產(chǎn)生交變的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，即輸出交流電脈沖信號(hào)。設(shè)渦輪葉片數(shù)為數(shù)為Z Z，則脈沖信號(hào)的頻率，則脈

53、沖信號(hào)的頻率f f為為 f=Zn f=Zn v則則 vqnSrvv0012tannRAqvtan2ffZRAqv1tan2為流量系數(shù)。為流量系數(shù)。它與渦輪流量變送器的結(jié)構(gòu)以及被測(cè)流體的性質(zhì)等因它與渦輪流量變送器的結(jié)構(gòu)以及被測(cè)流體的性質(zhì)等因素有關(guān)，一般通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定的方法確定。素有關(guān)，一般通過(guò)試驗(yàn)標(biāo)定的方法確定。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯57v2.關(guān)于流量系數(shù)關(guān)于流量系數(shù)的討論的討論v流量系數(shù)流量系數(shù) 并非常數(shù)，流量系數(shù)與流量的關(guān)系如圖所示。并非常數(shù)，流量系數(shù)與流量的關(guān)系如圖所示。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯58v與流量（或管道雷諾數(shù)）的關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示。可見(jiàn)，儀表常數(shù)與流量（或管道雷諾數(shù)）的

54、關(guān)系曲線(xiàn)如圖所示?？梢?jiàn)，儀表常數(shù)可分為二段，即線(xiàn)性段和非線(xiàn)性段。線(xiàn)性段的特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺可分為二段，即線(xiàn)性段和非線(xiàn)性段。線(xiàn)性段的特性與傳感器結(jié)構(gòu)尺寸及流體粘性有關(guān)。在非線(xiàn)性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻寸及流體粘性有關(guān)。在非線(xiàn)性段，特性受軸承摩擦力，流體粘性阻力影響較大。力影響較大。v渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)：v測(cè)量精度高，其精度可以達(dá)到測(cè)量精度高，其精度可以達(dá)到0.5級(jí)以上，在狹小范圍內(nèi)甚至可級(jí)以上，在狹小范圍內(nèi)甚至可達(dá)達(dá)0.1%，故可作為校驗(yàn)，故可作為校驗(yàn)1.52.5級(jí)普通流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量?jī)x表。級(jí)普通流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量?jī)x表。v二是對(duì)被測(cè)信號(hào)變化的反應(yīng)快，若被測(cè)介質(zhì)為水，渦輪流量計(jì)

55、的二是對(duì)被測(cè)信號(hào)變化的反應(yīng)快，若被測(cè)介質(zhì)為水，渦輪流量計(jì)的時(shí)間常數(shù)一般只有幾毫秒到幾十毫秒，因此特別適用于對(duì)脈動(dòng)流量時(shí)間常數(shù)一般只有幾毫秒到幾十毫秒，因此特別適用于對(duì)脈動(dòng)流量的測(cè)量。的測(cè)量。v 測(cè)量范圍較寬，量程比可達(dá)測(cè)量范圍較寬，量程比可達(dá)10：1。v 對(duì)被測(cè)流體清潔度要求較高；適用與溫度范圍（對(duì)被測(cè)流體清潔度要求較高；適用與溫度范圍（-20120）；）；特別是軸承的磨損市儀表的壽命受到影響。特別是軸承的磨損市儀表的壽命受到影響。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯59v渦輪流量在安裝和使用時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：渦輪流量在安裝和使用時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題：v（1 1）渦輪流量計(jì)出廠時(shí)是在水平安裝情況下）渦輪流

56、量計(jì)出廠時(shí)是在水平安裝情況下標(biāo)定的，因此為了保證渦輪流量計(jì)的測(cè)量精度，標(biāo)定的，因此為了保證渦輪流量計(jì)的測(cè)量精度，渦輪變送器必須水平安裝，否則會(huì)引起變送器渦輪變送器必須水平安裝，否則會(huì)引起變送器的儀表常數(shù)發(fā)生變化。的儀表常數(shù)發(fā)生變化。v（2 2）因?yàn)榱鲌?chǎng)變化時(shí)會(huì)使流體旋轉(zhuǎn)，改變流）因?yàn)榱鲌?chǎng)變化時(shí)會(huì)使流體旋轉(zhuǎn)，改變流體和渦輪葉片的作用角度，此時(shí)，即使流量穩(wěn)體和渦輪葉片的作用角度，此時(shí)，即使流量穩(wěn)定，渦輪的轉(zhuǎn)速也會(huì)改變，所以，為了保證變定，渦輪的轉(zhuǎn)速也會(huì)改變，所以，為了保證變送器性能穩(wěn)定，除了在其內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流器外，送器性能穩(wěn)定，除了在其內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流器外，還必須在變送器前后留出一定的直管段，一般還必須

57、在變送器前后留出一定的直管段，一般入口直管段的長(zhǎng)度為入口直管段的長(zhǎng)度為20D20D以上，出口直管段的以上，出口直管段的長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為15D15D以上。以上。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯60v（3 3）為了確保變送器葉輪正常工作，流體必）為了確保變送器葉輪正常工作，流體必須潔凈，切勿使污物、鐵屑等進(jìn)入變送器。因須潔凈，切勿使污物、鐵屑等進(jìn)入變送器。因此在使用渦輪流量計(jì)時(shí)，一般應(yīng)加裝過(guò)濾器，此在使用渦輪流量計(jì)時(shí)，一般應(yīng)加裝過(guò)濾器，網(wǎng)目大小一般為網(wǎng)目大小一般為100100孔孔/cm/cm2 2，以保持被測(cè)介質(zhì)，以保持被測(cè)介質(zhì)的凈潔，減少磨損，并防止渦輪被卡住。的凈潔，減少磨損，并防止渦輪被卡住。v（4

58、 4）渦輪流量計(jì)的一般工作點(diǎn)最好在儀表測(cè)）渦輪流量計(jì)的一般工作點(diǎn)最好在儀表測(cè)量范圍上限數(shù)值的量范圍上限數(shù)值的50%50%以上，保證流量稍有波以上，保證流量稍有波動(dòng)時(shí)，工作點(diǎn)不至移至特性曲線(xiàn)下限以外的區(qū)動(dòng)時(shí)，工作點(diǎn)不至移至特性曲線(xiàn)下限以外的區(qū)域。域。v（5）被測(cè)流體的流動(dòng)方向須與變送器所標(biāo)箭）被測(cè)流體的流動(dòng)方向須與變送器所標(biāo)箭頭方向一致。頭方向一致。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯61家用水表簡(jiǎn)介家用水表簡(jiǎn)介遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯624.6電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)v4.5.14.5.1工作原理工作原理v當(dāng)液體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)液體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)法拉第定律產(chǎn)生感應(yīng)根據(jù)法拉第定律產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)

59、。如果磁場(chǎng)垂直于電動(dòng)勢(shì)。如果磁場(chǎng)垂直于流動(dòng)液體的電絕緣管道，流動(dòng)液體的電絕緣管道，而液體的電導(dǎo)率又不太低，而液體的電導(dǎo)率又不太低，則裝在管壁上的兩個(gè)電極則裝在管壁上的兩個(gè)電極之間可測(cè)量到一個(gè)電壓，之間可測(cè)量到一個(gè)電壓，這電壓同磁通量密度、液這電壓同磁通量密度、液體的平均流速以及兩個(gè)電體的平均流速以及兩個(gè)電極之間的距離成正比。這極之間的距離成正比。這樣，就可以測(cè)得液體的流樣，就可以測(cè)得液體的流速，進(jìn)而測(cè)得液體的流量。速，進(jìn)而測(cè)得液體的流量。 遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯63遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯64v根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電壓強(qiáng)度可用根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，感應(yīng)電壓強(qiáng)度可用下面的簡(jiǎn)式

60、表達(dá)：下面的簡(jiǎn)式表達(dá)：v U UABAB=kBDv =kBDv vB B磁通密度；磁通密度；vD D測(cè)量管內(nèi)徑；測(cè)量管內(nèi)徑；vE E流量信號(hào)（電動(dòng)勢(shì)）；流量信號(hào)（電動(dòng)勢(shì)）；vV V液體平均軸向流速；液體平均軸向流速；vk-k-常數(shù)。常數(shù)。v在圓形管道中，體積流量是：在圓形管道中，體積流量是：ABvUBDkq4遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯65v4.5.2組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)v如圖所示。如圖所示。遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯66適用于適用于10mm以下管徑以下管徑適用于適用于10100mm管徑管徑適用于適用于100mm以上管徑以上管徑遼寧科技大學(xué) 熱能系 周麗雯671直流勵(lì)磁直流勵(lì)磁 直流勵(lì)碰方式用直