流量計模板課件

第8章流量測量技術(shù)8.1流量測量的基礎(chǔ)知識8.2流量測量儀表8.3流量標準裝置第8章流量測量技術(shù)8.1流量測量的基礎(chǔ)知識8.2流量測量技術(shù)和儀表的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)過程能源計量一次能源（煤炭、原油、瓦斯氣、石油氣、天然氣）二次能源（電力、焦炭、煤氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及含能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等生物技術(shù)交通運輸環(huán)保工程空氣污染(煙廢氣排放)、水污染

管道輸送

流量測量技術(shù)和儀表的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)過程能源計量一次8.1流量測量的基礎(chǔ)知識8.1.1流量和流量計8.1.2流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識8.1.3流量測量方法與流量儀表的分類8.1流量測量的基礎(chǔ)知識8.1.1流量和流量計8.1.

V

--體積；M--質(zhì)量；t--時間；A--截面面積；ρ--流體密度流量的概念和單位流體的流量是指在短暫時間內(nèi)流過某一流通截面的流體數(shù)量與通過時間之比，該時間足夠短以致可認為在此期間的流動是穩(wěn)定的。此流量又稱瞬時流量。流體數(shù)量以體積表示稱為體積流量，流體數(shù)量以質(zhì)量表示稱為質(zhì)量流量。單位：m3/s單位：Kg/sV--體積；M--質(zhì)量；t--時間；A--截面面積；ρ

平均流速：流體在流過截面上各點的流速。

體積流量和質(zhì)量流量關(guān)系：平均流速：流體在流過截面上各點的流累計流量在某段時間內(nèi)流體通過的體積或質(zhì)量總量稱為累積流量或流過總量，它是體積流量或質(zhì)量流量在該段時間中的積分，表示為：單位：m3單位：Kg累計流量單位：m3單位：Kg

8.1.2流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識 1.流體的密度

2.流體粘度

3.流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)

8.1.2流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識4.雷諾數(shù) 雷諾數(shù)是流體流動的慣性力與粘滯力之比雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態(tài)，一般管道雷諾數(shù)Re＜2000為層流狀態(tài)，Re＞4000為紊流狀態(tài)，Re＝2000～4000為過渡狀態(tài)。在不同的流動狀態(tài)下，流體的運動規(guī)律．流速的分布等都是不同的，因而管道內(nèi)流體的平均流速υ與最大流速υmax的比值也是不同的。因此雷諾數(shù)的大小決定了粘性流體的流動特性。

4.雷諾數(shù)雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力

研究具有圓形截面的管內(nèi)流動情況，當管內(nèi)流體為層流狀態(tài)時，沿半徑方向上的流速分布可用下式表示：—距管中心距離處的流速；—管中心處最大流速；

—距管中心徑向距離；

—管內(nèi)半徑。研究具有圓形截面的管內(nèi)流動情況，當管內(nèi)流體為

當管內(nèi)流體為紊流狀態(tài)時，沿半徑方向上的流速分布為：n—隨流體雷諾數(shù)不同而變化的系數(shù)

圓管內(nèi)的流速分布當管內(nèi)流體為紊流狀態(tài)時，沿半徑方向上的流速分布

通過測流速求流量的流量計一般是檢測出平均流速然后求得流量。 對于層流，平均流速是管中心最大流速的0.5倍()；紊流時的平均流速與值有關(guān)：

通過測流速求流量的流量計一般是檢測出平均流速然后求得表8-1雷諾數(shù)與n的關(guān)系2.5610.5420.5632.007.07.38.08.338.453.670.084.48.58.89.09.2110.0152.0198.0278.09.49.79.89.9表8-1雷諾數(shù)與n的關(guān)系2.567.038.48.517.流體流動的連續(xù)性方程和伯努利方程

(1)連續(xù)性方程

任取一管段，設(shè)截面Ⅰ、截面Ⅱ處的面積、流體密度和截面上流體的平均流速分別為A1、、和A2、、。

=7.流體流動的連續(xù)性方程和伯努利方程

(1)連續(xù)性方程(2)伯努利方程

當理想流體在重力作用下在管內(nèi)定常流動時，對于管道中任意兩個截面Ⅰ和Ⅱ有如下關(guān)系式（伯努利方程）：

:重力加速度；

:截面Ⅰ和Ⅱ相對基準線的高度；

:截面Ⅰ和Ⅱ上流體的靜壓力；

:截面Ⅰ和Ⅱ上流體的平均流速。(2)伯努利方程當理想流體在重力作

實際流體具有粘性，在流動過程中要克服流體與管壁以及流體內(nèi)部的相互摩擦阻力而作功，這將使流體的一部分機械能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散。因此，實際流體的伯努利方程可寫為：—截面Ⅰ和Ⅱ之間單位質(zhì)量實際流體流動產(chǎn)生的能量損失。

實際流體具有粘性，在流動過程中要克服流體—截8.1.3流量測量方法與流量儀表的分類1.流量測量方法流量測量方法大致可以歸納為以下幾類：(1)利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號來反映流量的差壓式流量測量法；(2)通過直接測量流體流速來得出流量的速度式流量測量法；(3)利用標準小容積來連續(xù)測量流量的容積式測量；(4)以測量流體質(zhì)量流量為目的的質(zhì)量流量測量法。

8.1.3流量測量方法與流量儀表的分類流量測量方法大致可以2。流量計的分類體積流量計差壓式流量計利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號容積式流量計利用標準小容積來連續(xù)測量流量速度式流量計直接測量流體流速來得出流量質(zhì)量流量計推導(dǎo)式質(zhì)量流量計直接式質(zhì)量流量計2。流量計的分類類別工作原理測量精度％體積流量計差壓流量式流體流過通管道中的阻力件時產(chǎn)生的壓力差與流量之間有確定關(guān)系，通過測量差壓值求得流量±1～2±1±2±1～4±0.5～5容流積量式計直接對儀表排出的定量流體計數(shù)確定流量±0.2～0.5±0.2類別工作原理測量精度％體積流量計差壓流體流過通管道中速流度量式計通過測量管道截面上流體平均流速來測量流量±0.1～0.5±0.5～1±0.5～1.5±1直接式直接檢測與質(zhì)量流量成比例的量來質(zhì)量流量±1±0.2～2±0.15間接式同時測體積流量和流體密度來計算質(zhì)量流量±0.5體積流量計質(zhì)量流量計速流通過測量管道截面上流體平均流速來測量流量±0.1～0.53.流量儀表的主要技術(shù)參數(shù)特性1：流量范圍及量程比流量計的流量范圍指可測最大流量和最小流量所限定的范圍。在這個范圍內(nèi)，儀表在正常使用條件下示值誤差不超過最大允許誤差。最大流量與最小流量的比值稱為量程比，一般表達為某數(shù)與1之比，流量計量程比的大小受儀表的原理與結(jié)構(gòu)所限制。3.流量儀表的主要技術(shù)參數(shù)特性1：流量范圍及量程比特性2：測量精確度和誤差流量計的精確度用誤差表示。流量計在出廠時均要進行標定，儀表所標出的精確度為基本誤差。在現(xiàn)場使用中由于偏離標定條件會帶來附加誤差.流量計的實際測量精確度為基本誤差與附加誤差的合成，這種合成的估算很復(fù)雜，可以參照有關(guān)規(guī)定計算。流量儀表的精度等級是根據(jù)允許誤差的大小來劃分的，其精度等級有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。特性2：測量精確度和誤差特性3：壓力損失

安裝在流通管道中的流量計實際上是一個阻力件，流體在通過流量計時將產(chǎn)生壓力損失，這會帶來一定的能源消耗。各種流量計的壓力損失大小是儀表選型的一個重要指標。

壓力損失小，流體能消耗小，輸運流體的動力要求小，測量成本低。反之則能耗大，經(jīng)濟效益相應(yīng)降低。故希望流量計的壓力損失愈小愈好特性3：壓力損失8.2流量測量儀表8.2.1差壓式流量計8.2.2容積式流量計8.2.4質(zhì)量流量計8.2.3速度式流量計8.2流量測量儀表8.2.1差壓式流量計8.2.28.2.1差壓式流量計

測量對象：流體方面，單相、混相、潔凈、臟污；工作狀態(tài)：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；管徑方面：從幾毫米到幾米；流動條件：亞音速流、臨界流、脈動流歷史悠久、技術(shù)成熟、應(yīng)用最廣泛。節(jié)流式特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長，適應(yīng)能力強，幾乎能測量各種工況下的流量。8.2.1差壓式流量計測量對象：流體方面，單相、混相、潔差壓式流量計基于在流通管道上設(shè)置流動阻力件，流體通過阻力件時將產(chǎn)生壓力差，此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系，通過測量差壓值可以求得流體流量。最常用的差壓式流量計是由產(chǎn)生差壓的裝置和差壓計組合而成。產(chǎn)生差壓的裝置有多種型式，包括節(jié)流裝置：如孔板、噴嘴、文丘利管等，以及動壓管、均速管、彎管等。其他型式的差壓式流量計還有靶式流量計、浮子流量計等?？装逡龎汗懿顗河嫴顗菏搅髁坑嫽谠诹魍ü艿郎显O(shè)置流動阻力件，流體通過阻力件時節(jié)流式流量計優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，無可動部件；可靠性較高；復(fù)現(xiàn)性能好；適應(yīng)性較廣，它適用于各種工況下的單相流體，適用的管道直徑范圍寬，可以配用通用差壓計；裝置已標準化。缺點：安裝要求嚴格；流量計前后要求較長直管段；測量范圍窄，一般范圍度為3:1；壓力損失較大；對于較小直徑的管道測量比較困難

；精確度不夠高(±1%~±2%)。1-節(jié)流元件2-引壓管路3-三閥組4-差壓計

節(jié)流式流量計1-節(jié)流元件流體流經(jīng)節(jié)流件時壓力和流速變化圖

=

測量原理及流量方程—截面1和2上流體的靜壓力；

—截面1和2上流束直徑；—截面1和2上流體的平均流速；

、—截面1和2上流體的密度

、流體流經(jīng)節(jié)流件時壓力和流速變化圖=測量原理及流量方程—截

體積流量：

質(zhì)量流量：

以實際采用的某種取壓方式所得到的壓差來代替的值；同時引入流出系數(shù)C對上式進行修正：

體積流量：質(zhì)量流量：以實際采用的某種取壓方

對于可壓縮流體，考慮到節(jié)流過程中流體密度的變化而引入流束膨脹系數(shù)進行修正采用節(jié)流件前的流體密度，由此流量公式可更一般的表示為：結(jié)論：流量與壓力差的平方根成正比對于可壓縮流體，考慮到節(jié)流過程中流體密度的變流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上是均勻的、單相的，或者可認為是單相的流體。b.流體必須充滿管道和節(jié)流裝置且連續(xù)流動，流經(jīng)節(jié)流件前流動應(yīng)達到充分紊流，流束平行于管道軸線且無旋轉(zhuǎn)，流經(jīng)節(jié)流件時不發(fā)生相變。c.流動是穩(wěn)定的或隨時間緩變的。（2）節(jié)流裝置①標準節(jié)流裝置的適用條件流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上是均勻的、單相的，或者②標準節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式a.標準孔板

標準孔板是一塊具有與管道同心圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴散的錐形。

結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價格便宜

壓力損失較大，測量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時，孔板易變形。標準孔板②標準節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式a.標準孔板標準孔板b.標準噴嘴

標準噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長徑噴嘴兩種型式。ISA1932噴嘴b.標準噴嘴標準噴嘴是一種以管道軸線為中長徑噴嘴長徑噴嘴c.文丘里管文丘里管有兩種標準型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。文丘里管壓力損失最低，有較高的測量精度，對流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測量，在大管徑流量測量方面應(yīng)用的較多。但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場合。

c.文丘里管③節(jié)流裝置的取壓方式

根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置可將取壓方式分為理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損失取壓五種:

節(jié)流裝置的取壓方式③節(jié)流裝置的取壓法蘭取壓裝置

目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡便，容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡單，容易裝配，計算也方便，但精度較角接取壓法低些。角接取壓裝置法蘭取壓裝置目前廣泛采用的是角接取壓法，其④測量管道條件

測量管道截面應(yīng)為圓形，節(jié)流件及取壓裝置安裝在兩圓形直管之間。節(jié)流件附近管道的圓度應(yīng)符合標準中的具體規(guī)定。

當現(xiàn)場難以滿足直管段的最小長度要求或有擾動源存在時，可考慮在節(jié)流件前安裝流動整流器，以消除流動的不對稱分布和旋轉(zhuǎn)流等情況。安裝位置和使用的整流器型式在標準中有具體規(guī)定。④測量管道條件

測量管道截面應(yīng)為圓⑤非標準節(jié)流裝置a.1/4圓噴嘴b.錐形入口孔板c.圓缺孔板⑤非標準節(jié)流裝置a.1/4圓噴嘴b.錐形入口孔板c.圓缺⑶標準節(jié)流裝置的計算①流量計算這類計算命題是在管道、節(jié)流裝置、取壓方式、被測流體參數(shù)已知的情況下，根據(jù)測得的差壓值計算被測介質(zhì)流量。屬校核計算，常用在使用現(xiàn)場，所依據(jù)的基本公式是流量公式。②設(shè)計節(jié)流裝置這類計算命題是要根據(jù)用戶提出的已知條件以及限制要求來設(shè)計標準節(jié)流裝置，屬設(shè)計計算。⑶標準節(jié)流裝置的計算①流量計算⑷差壓計差壓計與節(jié)流裝置配套組成節(jié)流式流量計。差壓計經(jīng)導(dǎo)壓管與節(jié)流裝置連接，接受被測流體流過節(jié)流裝置時所產(chǎn)生的差壓信號，并根據(jù)生產(chǎn)的要求，以不同信號形式把差壓信號傳遞給顯示儀表，從而實現(xiàn)對流量參數(shù)的顯示、記錄和自動控制。差壓計的種類很多，凡可測量差壓的儀表均可作為節(jié)流式流量計中的差壓計使用。目前工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)采用差壓變送器。它們可將測得的差壓信號轉(zhuǎn)換為0.02-0.1MPa的氣壓信號和4-20mA的直流電流信號。⑷差壓計2.皮托管和均速管流量計

⑴皮托管

皮托管是一根彎成直角的雙層空心復(fù)合管，帶有多個取壓孔，能同時測量流體總壓和靜壓。皮托管結(jié)構(gòu)2.皮托管和均速管流量計

⑴皮托管

皮托

皮托管頭部迎流方向開有一個小孔A，在距頭部一定距離處開有若干垂直于流體流向的靜壓孔B，各孔所測靜壓在均壓室均壓后輸出。皮托管的工作原理可分析如下：L型皮托管

皮托管測量原理皮托管頭部迎流方向開有一個小孔A，在距頭部一

設(shè)流動為不可壓縮無粘性流體的穩(wěn)定流動，駐點處流體的伯努利方程為：由此可以得該點的流速為：設(shè)流動為不可壓縮無粘性流體的穩(wěn)定流動，駐點處

考慮到實際測量情況與理論上的差別，引入皮托管系數(shù)(數(shù)值由實驗確定)對上式進行修正：

對于可壓縮流體，考慮到壓縮性的影響，實際流速計算公式為：(1-)為流體可壓縮性修正系數(shù)，對不可壓縮流體=0。

考慮到實際測量情況與理論上的差別，引入皮托皮托管主要應(yīng)用于HVAC，潔凈空間和空氣處理領(lǐng)域。可以測量溫度較高的氣體和有顆粒的氣體，還可測量較高風速。

◆靜壓可達6bar

◆溫度最高可到650～800℃

◆精度：0.5%（指排列順序）

◆測量風速和風量時能保證2%精度）皮托管主要應(yīng)用于HVAC，潔凈空間和空氣處理領(lǐng)域?？梢詼y量⑵均速管流量計

均速管測量流速的原理與皮托管相同，體積流量可由下式確定：⑵均速管流量計均速管測量流速的原理與皮托管相同3.轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計也是利用節(jié)流原理測量流體的流量，但它的差壓值基本保持不變，是通過節(jié)流面積的變化反映流量的大小，故又稱恒壓降變截面流量計，也有稱作浮子流量計。轉(zhuǎn)子流量計可以測量多種介質(zhì)的流量，更適用于中小管徑、中小流量和較低雷諾數(shù)的流量測量。3.轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計也是利用節(jié)流原理測量流體的流量，但⑴測量原理根據(jù)流體連續(xù)性方程和伯努利方程，轉(zhuǎn)子流量計的體積流量可表示為：

—流量系數(shù)；—轉(zhuǎn)子與錐形管間的環(huán)形流通面積；—流體密度；—差壓。⑴測量原理根據(jù)流體連續(xù)性方程和伯努利方程，轉(zhuǎn)子流量計的體積流⑵轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)①玻璃管轉(zhuǎn)子流量計主要由玻璃錐形管、轉(zhuǎn)子和支撐結(jié)構(gòu)組成。流量示值刻在錐形管上。②金屬管轉(zhuǎn)子流量計金屬管轉(zhuǎn)子流量計的錐形管采用金屬材料制成，其流量檢測原理與玻璃管轉(zhuǎn)子流量計相同。金屬管轉(zhuǎn)子流量計有就地指示型和電氣信號遠傳型兩種。⑵轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)①玻璃管轉(zhuǎn)子流量計②金屬管轉(zhuǎn)子流量計電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計工作原理電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計工作原理⑶轉(zhuǎn)子流量計的刻度換算轉(zhuǎn)子流量計是一種非通用性儀表，出廠時其刻度需單獨標定。儀表廠在工業(yè)標準狀態(tài)下，以空氣標定測量氣體流量的儀表；以水標定測量液體流量的儀表。若被測介質(zhì)不是水或空氣，則流量計的指示值與實際流量值之間存在差別，必須對流量指示值按照實際被測介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進行刻度修正。

液體介質(zhì)：氣體介質(zhì)⑶轉(zhuǎn)子流量計的刻度換算液體介質(zhì)：氣體介質(zhì)已知：ρs=1kg/L，ρy=0.831kg/L，ρz=7.92kg/L，QN=28m3/h，代入修正公式式可得：

用一個用水標定的轉(zhuǎn)子流量計來測量苯的流量，流量計的讀數(shù)為28m3/h，已知轉(zhuǎn)子密度為7920kg/m3的不銹鋼，苯的密度為0.831kg/L，求苯的實際流量是多少？例解所以苯的實際流量是31.08m3/h。已知：ρs=1kg/L，ρy=0.831kg/L，ρz=4.靶式流量計

靶式流量計是一種適用于測量高粘度、低雷諾數(shù)流體流量的流量測量儀表，例如用于測量重油、瀝青、含固體顆粒的漿液及腐蝕性介質(zhì)的流量。

—流體流速；

—密度；

—靶的受力面積。流體對靶的作用力4.靶式流量計—流體流速；

—密度；

—靶的受力面積。流5.彎管流量計

彎管流量計是一種可用于任何工藝管道流量測量的裝置。設(shè)彎管直徑為D，彎管中心線半徑為R，流體密度，根據(jù)彎管流速面積分布定律和流體能量守恒定律可推導(dǎo)出體積流量與流體差壓的理論關(guān)系式：

5.彎管流量計

彎管流量計是一種可用于任

考慮到流體粘性、管道形狀及實際使用條件的影響，將上式乘上由實驗求得的流量系數(shù)，并令

則可得彎管流量計的實用流量公式：

考慮到流體粘性、管道形狀及實際使用條件的影響，彎管流量計彎管流量計

彎管流量傳感器安裝無附加壓力損失，是一種節(jié)能產(chǎn)品。可安裝在工業(yè)管道的自然轉(zhuǎn)彎處或直管段處，沒有任何附加插入件或節(jié)流件，因為在測量過程中不會對被測流體造成附加阻力損失，可節(jié)省流體輸送的動力消耗，降低運行費用。直管段要求低（前5D后2D適用性強，量程比大。具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉、安裝方便、耐磨損、免維護等特點。測量精度再現(xiàn)性好，使用壽命與管道同等。TN-700彎管流量傳感器介紹：彎管流量傳感器安裝無附加壓力損失，是一種節(jié)能8.2.2容積式流量計容積式流量計是直接根據(jù)排出體積進行流量累計的儀表，它利用運動元件的往復(fù)次數(shù)或轉(zhuǎn)速與流體的連續(xù)排出量成比例對被測流體進行連續(xù)的檢測。容積式流量計可以計量各種液體和氣體的累積流量，由于這種流量計可以精密測量體積量，所以其類型包括從小型的家用煤氣表到大容積的石油和天然氣計量儀表，廣泛地用作管理和貿(mào)易的手段。8.2.2容積式流量計容積式流量計是直接根據(jù)排出體積進行測量原理

單位時間內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)測量原理設(shè)：V0——計量室的容積

n——轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)次數(shù)則排出的流體總量測量原理

單位時間內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)測量原橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計兩個橢圓齒輪A、B在進出口流體壓力差的作用下，交替地相互驅(qū)動，并各自繞軸作非勻角速度的轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動過程中連續(xù)不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的固定容積內(nèi)的流體一份份地排出。齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)可以通過機械的或其他的方式測出，從而可以得知流體總流量。兩個齒輪每轉(zhuǎn)動一圈，流量計將排出4個半月形容積的流體。通過橢圓齒輪流量計的流體總量可表示為：Q=4nV0兩個橢圓齒輪A、B在進出口流體壓力差的作用下，交替地2.腰輪流量計

腰輪流量計又稱羅茨流量計，其工作原理與橢圓齒輪流量計相同。腰輪流量計的轉(zhuǎn)子是一對不帶齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程依靠套在殼體外的與腰輪同軸上的嚙合齒輪來完成驅(qū)動。

腰輪流量計2.腰輪流量計

腰輪流量計又稱羅茨流量計，其腰輪流量計

腰輪流量計是一種容積式流量測量儀表，用以測量封閉管中流體的體積流量。就地顯示累積流量，并有遠傳輸出接口，與相應(yīng)的光電式電脈沖轉(zhuǎn)換器和流量積算儀配套，可進行遠程測量，顯示和控制。精度高，重復(fù)性好，范圍度大，對流量計前后直管段要求不高。適用較高粘度流體，流體粘度變化對示值影響較小。適用無腐蝕性能的流體，如原油，石油制品(柴油，潤滑油等)。腰輪流量計

腰輪流量計腰輪流量計是一種容積式流量測量儀3.刮板式流量計

轉(zhuǎn)子在流量計進、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動，每當相鄰兩刮板進入計量區(qū)時均伸出至殼體內(nèi)壁且只隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而不滑動，形成具有固定容積的測量室，當離開計量區(qū)時，刮板縮入槽內(nèi)，流體從出口排出，同時后一刮板又與其另一相鄰刮板形成測量室。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，排出4份固定體積的流體，由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)就可以求得被測流體的流量。

凸輪式刮板流量計3.刮板式流量計

轉(zhuǎn)子在流量計進、出口差

4.伺服式容積流量計

在流量計工作時，腰輪由伺服電機通過傳動齒輪帶動，伺服電機轉(zhuǎn)動的快慢，隨流體入出口壓力差的大小而改變。導(dǎo)壓管將入出口壓力引至差壓變送器以測量入出口壓差的變化，當入出口壓差大于零時，差壓變送器輸出信號經(jīng)放大后驅(qū)動伺服電機帶動腰輪加快旋轉(zhuǎn)，使流量計排出較大流量的流體，從而使壓差趨近于零。這種近于無壓差的流量計，使泄漏量減小到最低限度，因而可以實現(xiàn)小流量的高精度測量，而且測量誤差幾乎不受流體壓力、粘度和密度的影響。

4.伺服式容積流量計

在流量計工作時，腰伺服式腰輪流量計工作原理伺服式腰輪流量計工作原理8.2.3速度式流量計速度式流量計的測量原理均基于與流體流速有關(guān)的各種物理現(xiàn)象，儀表的輸出與流速有確定的關(guān)系，即可知流體的體積流量。典型的速度式流量計：渦輪流量計渦街流量計電磁流量計超聲流量計8.2.3速度式流量計速度式流量計的測量原理均基于與流體渦輪流量計

可以測量氣體、液體流量，但要求被測介質(zhì)潔凈，并且不適用于粘度大的液體測量。

它的測量精度較高，一般為0.5級，在小范圍內(nèi)誤差可以≤±0.1%；由于儀表刻度為線性，范圍度可達(10~20)

:1；輸出頻率信號便于遠傳及與計算機相連；儀表有校寬的工作溫度范圍(-200~400℃)，可耐較高工作壓力(<10MPa)。

渦輪流量計

可以測量氣體、液體流量，但要求被測介質(zhì)潔凈，并(1)工作原理與結(jié)構(gòu)

在一定范圍內(nèi)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的平均流速成正比，通過磁電轉(zhuǎn)換裝置將渦輪轉(zhuǎn)速變成電脈沖信號，以推導(dǎo)出被測流體的瞬時流量和累積流量。(1)工作原理與結(jié)構(gòu)

在一定范圍內(nèi)，渦輪的轉(zhuǎn)速與流體的平均渦輪葉片速度分解u流體平均流速；

葉片的切向速度；n渦輪轉(zhuǎn)速。ξ與流量的關(guān)系曲線(2)流量方程

渦輪葉片速度分解u流體平均流速；葉片的切向(3)渦輪流量計的特點和使用

優(yōu)點:

其測量精度高,復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性均好；量程范圍寬，量程比可達(10～20):1,刻度線性；耐高壓，壓力損失；對流量變化反應(yīng)迅速，可測脈動流量；抗干擾能力強，信號便于遠傳及與計算機相連。

缺點:

制造困難，成本高。

場合:

通常渦輪流量計主要用于量精度要求高、流量變化快的場合，還用作標定其他流量的標準儀表。(3)渦輪流量計的特點和使用

優(yōu)點:

其測量精2.渦街流量計屬旋渦流量計類型，它是利用流體振蕩的原理進行流量測量。在均勻流動的流體中,垂直地插入一個具有非流線型截面的柱體,稱為漩渦發(fā)生體，則在其兩側(cè)會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向相反、交替出現(xiàn)的漩渦，當每兩個旋渦之間的縱向距離h和渦列間橫向距離L滿足一定的關(guān)系，即h/L=0.281時，這兩個旋渦列將是穩(wěn)定的，稱之為“卡門渦街”漩渦體產(chǎn)生頻率與流速的關(guān)系：d—漩渦發(fā)生體的特征尺寸2.渦街流量計屬旋渦流量計類型，它是利用流體振蕩的原理進行

?—漩渦產(chǎn)生的頻率；u—流體流速；d—直徑，漩渦發(fā)生體的特征尺寸；St—斯特羅哈爾數(shù)；D—管道內(nèi)徑；A—在漩渦發(fā)生體處的流通截面積。?—漩渦產(chǎn)生的頻率；u—流體流速；d—直徑，漩渦發(fā)生體●夾裝式公稱通徑Φ25、40、50、80、100、150、200、250、300mm量程比101～101精度±1.0％重復(fù)性±0.2％最高使用壓力4.0MPa流體溫度-40～+300℃適用流體液體、氣體、蒸汽（飽和、過熱）抗震性≤1.0g公稱通徑Φ350～2000mm，可采用插入式渦街流量變送器。●VA-X（D）智能型渦街流量計VA-X型外接+24VDC電源VA-X（D）型內(nèi)置電池供電，連續(xù)工作時間≥1年；六位LCD顯示，清晰，直觀。●VA-Q潛水型渦街流量變送器用于潮濕環(huán)境或儀表可能被水浸泡的環(huán)境，信號引線從水管中引到地面。詳細介紹：●夾裝式公稱通徑Φ25、40、50、80、100、150、2(2)漩渦頻率的測量圖

圖為三角柱體渦街檢測器原理示意圖，在三角柱體的迎流面對稱地嵌入兩個熱敏電阻組成橋路的兩臂，以恒定電流加熱使其溫度稍高于流體，在交替產(chǎn)生的漩渦的作用下，兩個電阻被周期地冷卻，使其阻值改變，阻值的變化由橋路測出，即可測得漩渦產(chǎn)生頻率，從而測出流量。(2)漩渦頻率的測量圖

圖為三角柱體渦街檢測器原理示意圖(3)渦街流量計的特點

優(yōu)點:

渦街流量計測量精度較高；量程比寬,可達30:1；使用壽命長，壓力損失小，安裝與維護比較方便；測量幾乎不受流體參數(shù)變化的影響，用水或空氣標定后的流量計無須校正即可用于其它介質(zhì)的測量；易與數(shù)字儀表或計算機接口,對氣體、液體和蒸汽介質(zhì)均適用。

缺點:

流體流速分布情況和脈動情況將影響測量準確度，因此適用于紊流流速分布變化小的情況，并要求流量計前后有足夠長的直管段。

(3)渦街流量計的特點

優(yōu)點:

渦街流量計測量精度較高3.電磁流量計對于具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)，可以用電磁流量計測量流量。電磁流量計基于電磁感應(yīng)原理，導(dǎo)電流體在磁場中垂直于磁力線方向流過，在流通管道兩側(cè)的電極上將產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與流體速度有關(guān)，通過測量此電勢可求得流體流量。3.電磁流量計對于具有導(dǎo)電性的液體介質(zhì)，可以用電磁流量計測(1)測量原理和結(jié)構(gòu)

流體流量方程為：

B—為磁感應(yīng)強度；D—管道內(nèi)徑；u—流體平均流速；E—感應(yīng)電勢。(1)測量原理和結(jié)構(gòu)

流體流量方程為：B—為磁感電磁流量計原理圖MKULC2100系列電磁流量計電磁流量計原理圖MKULC2100

測量介質(zhì)：導(dǎo)電介質(zhì)

流速范圍：0.3~10m/s

測量精度：0.5%FS

1.0%FS

顯示方式：LCD顯示瞬時流量，累積流量。

介質(zhì)溫度：0~70℃；0~90℃；0~150℃（可選）

壓力：1.6Mpa；2.5Mpa；6.4Mpa；16Mpa；25Mpa； 32Mpa

輸出信號：頻率輸出0~2kHz；

電壓輸出1~5V

電流輸出4-20mA；

RS-485串行接口

斷電數(shù)據(jù)保存時間：10年

電源：220VAC±15%

24VDC±5%（可選）

平均無故障工作時間：MTBF=30000h

防護等級：IP67、IP68（只適用于分體型）

襯里材料：聚氨脂橡膠、氯丁橡膠、聚四氟乙烯、F46。

電極材料：316L，哈氏合金HB；哈氏合金HC；特殊材料

（如：鈦、鉭、鉑等稀有金屬材料）。

MKULC2100系列電磁流量計性能特點： 測量介質(zhì)：導(dǎo)電介質(zhì)

流速范圍：0.3~10m/s

測量精度

電磁流量計的結(jié)構(gòu)如圖所示：

電磁流量計的結(jié)構(gòu)如圖所示：(2)

電磁流量計的特點及應(yīng)用

優(yōu)點：

壓力損失小，適用于含有顆粒、懸浮物等流體的流量測量；可以用來測量腐蝕性介質(zhì)的流量；流量測量范圍大；流量計的管徑小到1mm，大到2m以上；測量精度為0.5-1.5級；電磁流量計的輸出與流量呈線性關(guān)系；反應(yīng)迅速，可以測量脈動流量。

缺點：

被測介質(zhì)必須是導(dǎo)電的液體，不能用于氣體、蒸汽及石油制品的流量測量；流速測量下限有一定限度；工作壓力受到限制。結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，成本較高。

(2)

電磁流量計的特點及應(yīng)用

優(yōu)點：

壓力損失小，適用4.

超聲波流量計

超聲波測流量的作用原理有傳播速度法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法、相關(guān)法、流速—液面法等多種方法。

(1)傳播速度法測量原理

超聲測速原理4.超聲波流量計

超聲波測流量的作用原理有傳播速①時差法

時差法就是測量超聲波脈沖順流和逆流時傳播的時間差。流體流速

t1-按順流方向，超聲波到達接收器時間；t2-按逆流方向，超聲波到達接收器時間。①時差法

時差法就是測量超聲波脈沖順流和逆流時傳播的時間差。②相差法

相位差法是把上述時間差轉(zhuǎn)換為超聲波傳播的相位差來測量。超聲波換能器向流體連續(xù)發(fā)射形式為

的超聲波脈沖，式中為超聲波的角頻率。

按順流方向發(fā)射時收到的信號相位；

按逆流方向發(fā)射時收到的信號相位。②相差法

相位差法是把上述時間差轉(zhuǎn)換為超聲波傳播的相位差來測③頻差法

頻差法是通過測量順流和逆流時超聲脈沖的循環(huán)頻率之差來測量流量的。

順流時脈沖循環(huán)頻率：

逆流時脈沖循環(huán)頻率：

脈沖循環(huán)頻差：

流體流速:流體體積流量方程：③頻差法

頻差法是通過測量順流和逆流時超聲(2)多普勒法測量原理

根據(jù)多普勒效應(yīng)，當聲源和觀察者之間有相對運動時，觀察者所感受到的聲頻率將不同于聲源所發(fā)出的頻率。這個頻率的變化與兩者之間的相對速度成正比。超聲波多普勒流量計就是基于多普勒效應(yīng)測量流量的。(2)多普勒法測量原理

根據(jù)多普勒效應(yīng)，(3)超聲波流量計的特點與應(yīng)用

超聲波流量計由超聲波換能器、電子線路及流量顯示系統(tǒng)組成。超聲波換能器通常由鋯鈦酸鉛陶瓷等壓電材料制成，通過電致伸縮效應(yīng)和壓電效應(yīng)，發(fā)射和接收超聲波。換能器在管道上的配置方式如圖所示：

超聲波換能器在管道上的配置方式(3)超聲波流量計的特點與應(yīng)用

超聲波流

UFT型便攜式超聲波流量計

性能參數(shù)如下表所示：

UFT型便攜式超聲波流量計

性能參數(shù)如下表所示：流量計模板課件8.2.4質(zhì)量流量計

流體的體積是流體溫度、壓力和密度的函數(shù)。質(zhì)量流量計的測量方法，可分為間接測量和直接測量兩類。間接式測量方法通過測量體積流量和流體密度經(jīng)計算得出質(zhì)量流量，這種方式又稱為推導(dǎo)式；直接式測量方法則由檢測元件直接檢測出流體的質(zhì)量流量。8.2.4質(zhì)量流量計

1、間接式質(zhì)量流量計

一般是采用體積流量計和密度計或兩個不同類型

的體積流量計組合，實現(xiàn)質(zhì)量流量的測量。常見的組合方式主要有3種。

⑴節(jié)流式流量計與密度計的組合流式流量計與密度計組合1、間接式質(zhì)量流量計

一般是采用體積流量計和密⑵體積流量計與密度計的組合體積流量計和密度計組合⑵體積流量計與密度計的組合體積流量計和密度計組合⑶體積流量計與體積流量計的組合

節(jié)流式流量計和其它體積流量計組合⑶體積流量計與體積流量計的組合節(jié)流式流量計和其它體積流量計2.直接式質(zhì)量流量計

直接式質(zhì)量流量計的輸出信號直接反映質(zhì)量流量，有許多種型式。

⑴熱式質(zhì)量流量計

根據(jù)傳熱規(guī)律：為流體的定壓比熱;兩點溫度差。2.直接式質(zhì)量流量計

直接式質(zhì)量流量計的熱式質(zhì)量流量計示意圖電源：24VDC

精度：1～3%F.S.

流通管徑：φ20～200

工作溫度：-20～60℃

輸出：4～20mA、0～5VDC、232接口熱式質(zhì)量流量計示意圖電源：24VDC

精度：1～3%F.S⑵差壓式質(zhì)量流量計

差壓式質(zhì)量流量計是以馬格努斯效應(yīng)為基礎(chǔ)的流量計，實際應(yīng)用中利用孔板和定量泵組合實現(xiàn)質(zhì)量流量測量。有雙孔板和四孔板與定量泵組合兩種結(jié)構(gòu)。

雙孔板差壓式質(zhì)量流量計⑵差壓式質(zhì)量流量計

差壓式質(zhì)量流量計是以馬格努四孔板差壓式質(zhì)量流量計：

四孔板差壓式質(zhì)量流量計四孔板差壓式質(zhì)量流量計：四孔板差壓式質(zhì)量流量計⑶科里奧利質(zhì)量流量計

科里奧利質(zhì)量流量計(簡稱科氏力流量計)是一種利用流體在振動管中流動而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理來測量質(zhì)量流量的儀表?？剖狭α髁坑嫿Y(jié)構(gòu)有多種形式，一般由振動管與轉(zhuǎn)換器組成。

科氏力流量計測量原理⑶科里奧利質(zhì)量流量計

科里奧利質(zhì)量流量計(簡稱ω為轉(zhuǎn)動角速度

轉(zhuǎn)彈性模量

傳感器測量主體為一根U形管，U形管的兩個開口端固定，流體由此流入和流出。在U形管頂端裝有電磁裝置，用于激發(fā)U形管，使其以O(shè)-O為軸，按固有的自振頻率振動，振動方向垂直于U形管所在平面。U形管中的流體在沿管道流動的同時又隨管道作垂直運動，此時流體將產(chǎn)生一科里奧利加速度，并以科里奧利力反作用于U形管。由于流體在U形管兩側(cè)的流動方向相反，所以作用于U形管兩側(cè)的科氏力大小相等方向相反，從而形成一個作用力矩。U形管在此力矩作用下將發(fā)生扭曲，U形管的扭角與通過的流體質(zhì)量流量相關(guān)。U形管兩側(cè)通過中心平面的時間差也與流體質(zhì)量流量相關(guān)。ω為轉(zhuǎn)動角速度轉(zhuǎn)彈性模量傳感器測量主體為一根U形管，U形流量計結(jié)構(gòu)示意圖流量計結(jié)構(gòu)示意圖科氏力質(zhì)量流量計的特點可直接測得質(zhì)量流量信號，不受被測介質(zhì)物理參數(shù)的影響，精度較高；可以測量多種液體和漿液，也可以用于多相流測量；不受管內(nèi)流態(tài)影響，因此對流量計前后直管段要求不高；其范圍度可達100:1。但是它的阻力損失較大，存在零點漂移，管路的振動會影響其測量精度?？剖狭|(zhì)量流量計的特點

8.3流量標準裝置

為了得到準確的流量值，除了正確使用和維護流量計外，還必須對流量計進行標定和定期校驗，以保證計量的準確度。流量計的標定隨流體的不同有很大的差異，需要建立各種類型的流量標準裝置。流量標準裝置的建立是比較復(fù)雜的，不同的介質(zhì)如水、氣、油，以及不同的流量范圍和管徑大小均要有與之相應(yīng)的裝置。以下介紹幾種典型的流量標準裝置。 8.3流量標準裝置

為了得到準確8.3.1液體流量標準裝置

8.3.2氣體流量標準裝置8.3.1液體流量標準裝置8.3.2氣體流量標準裝8.3.1液體流量標準裝置

1.標準容積法

容積法液體流量標準裝置由水源、流量穩(wěn)壓裝置、試驗管道、切換機構(gòu)和標準計量容器等幾個部分組成。其中流量穩(wěn)壓裝置有高位水槽和氣液容器穩(wěn)壓法兩種。標準計量容器是經(jīng)過精確標定的，其容積精度可達萬分之幾，其上裝有讀數(shù)裝置，有各種不同的容積可根據(jù)流量范圍需要選用

.8.3.1液體流量標準裝1—水池；2—水泵；3—高位水槽；4—溢流管；5—穩(wěn)壓容器；6—夾表器；7—切換機構(gòu)；8—切換擋板；9—標準容積計量槽；10—液位標尺；11—游標；12—被校流量計

標準容積法流量標準裝置1—水池；2—水泵；3—高位水槽；4—溢流管；5—穩(wěn)壓容器；2.標準質(zhì)量法

這種方式是以秤代替標準容器作為標準器，用秤量一定時間內(nèi)流入容器內(nèi)的流體總量的方法來求出被測液體的流量。秤的精度較高，這種方法可以達到±0.1％的精度

3.標準流量計法

這種方式是采用高精度流量計作為標準儀表對其他工作用流量計進行校正。用作高精度流量計的有容積式、渦輪式、電磁式和差壓式等型式，可以達到±0.1％左右的測量精確度。2.標準質(zhì)量法

這種方式是以秤代替標準容器作為標準4.標準體積管

圖為單球式標準體積管的原理示意圖。合成橡膠球經(jīng)交換器進入體積管，在流過被校驗儀表的液流推動下，按箭頭所示方向前進。橡膠球經(jīng)過入口探頭時發(fā)出信號啟動計數(shù)器，橡膠球經(jīng)過出口探頭時停止計數(shù)器工作。橡膠球受導(dǎo)向桿阻擋，落入交換器，再為下一次實驗作準備。被校表的體積流量總量與標準體積段的容積相等，脈沖計數(shù)器的累計數(shù)相應(yīng)于被校表給出的體積流量總量。這樣，根據(jù)檢測球走完標準體積段的時間求出的體積流量作為標準，把它與被校表顯示值進行對比，即可得知被校表的精度。4.標準體積管

圖為單球式標準體積管的原理示意1—被校驗流量計；2—交換器；3—球；4—終止檢測器；5—起始檢測器；6—體積管；7—校驗容積；8—計數(shù)器單球式標準體積管原理示意圖1—被校驗流量計；2—交換器；3—球；4—終止檢測器；單球式

8.3.2氣體流量標準裝置

對于氣體流量計，常用的校正方法有：用標準氣體流量計的校正法，用標準氣體容積的校正法，使用液體標準流量計的置換法等。

標準氣體容積校正的方法采用鐘罩式氣體流量校正裝置，其系統(tǒng)示意圖如圖所示。

8.3.2氣體流量標準裝置

1—鐘罩；2—導(dǎo)軌和支架；3—平衡錘；4—補償錘；5、6—擋板；7—發(fā)訊器鐘罩式氣體流量校正裝置1—鐘罩；2—導(dǎo)軌和支架；3—平衡錘；鐘罩式氣體流量校正裝置第8章流量測量技術(shù)8.1流量測量的基礎(chǔ)知識8.2流量測量儀表8.3流量標準裝置第8章流量測量技術(shù)8.1流量測量的基礎(chǔ)知識8.2流量測量技術(shù)和儀表的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)過程能源計量一次能源（煤炭、原油、瓦斯氣、石油氣、天然氣）二次能源（電力、焦炭、煤氣、成品油、液化石油氣、蒸汽）及含能工質(zhì)（壓縮空氣、氧、氮、氫、水）等生物技術(shù)交通運輸環(huán)保工程空氣污染(煙廢氣排放)、水污染

管道輸送

流量測量技術(shù)和儀表的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)生產(chǎn)過程能源計量一次8.1流量測量的基礎(chǔ)知識8.1.1流量和流量計8.1.2流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識8.1.3流量測量方法與流量儀表的分類8.1流量測量的基礎(chǔ)知識8.1.1流量和流量計8.1.

V

--體積；M--質(zhì)量；t--時間；A--截面面積；ρ--流體密度流量的概念和單位流體的流量是指在短暫時間內(nèi)流過某一流通截面的流體數(shù)量與通過時間之比，該時間足夠短以致可認為在此期間的流動是穩(wěn)定的。此流量又稱瞬時流量。流體數(shù)量以體積表示稱為體積流量，流體數(shù)量以質(zhì)量表示稱為質(zhì)量流量。單位：m3/s單位：Kg/sV--體積；M--質(zhì)量；t--時間；A--截面面積；ρ

平均流速：流體在流過截面上各點的流速。

體積流量和質(zhì)量流量關(guān)系：平均流速：流體在流過截面上各點的流累計流量在某段時間內(nèi)流體通過的體積或質(zhì)量總量稱為累積流量或流過總量，它是體積流量或質(zhì)量流量在該段時間中的積分，表示為：單位：m3單位：Kg累計流量單位：m3單位：Kg

8.1.2流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識 1.流體的密度

2.流體粘度

3.流體的壓縮系數(shù)和膨脹系數(shù)

8.1.2流體的物理性質(zhì)與管流基礎(chǔ)知識4.雷諾數(shù) 雷諾數(shù)是流體流動的慣性力與粘滯力之比雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力占主要地位，流體各質(zhì)點平行于管路內(nèi)壁有規(guī)則地流動，呈層流流動狀態(tài)。雷諾數(shù)大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態(tài)，一般管道雷諾數(shù)Re＜2000為層流狀態(tài)，Re＞4000為紊流狀態(tài)，Re＝2000～4000為過渡狀態(tài)。在不同的流動狀態(tài)下，流體的運動規(guī)律．流速的分布等都是不同的，因而管道內(nèi)流體的平均流速υ與最大流速υmax的比值也是不同的。因此雷諾數(shù)的大小決定了粘性流體的流動特性。

4.雷諾數(shù)雷諾數(shù)小，意味著流體流動時各質(zhì)點間的粘性力

研究具有圓形截面的管內(nèi)流動情況，當管內(nèi)流體為層流狀態(tài)時，沿半徑方向上的流速分布可用下式表示：—距管中心距離處的流速；—管中心處最大流速；

—距管中心徑向距離；

—管內(nèi)半徑。研究具有圓形截面的管內(nèi)流動情況，當管內(nèi)流體為

當管內(nèi)流體為紊流狀態(tài)時，沿半徑方向上的流速分布為：n—隨流體雷諾數(shù)不同而變化的系數(shù)

圓管內(nèi)的流速分布當管內(nèi)流體為紊流狀態(tài)時，沿半徑方向上的流速分布

通過測流速求流量的流量計一般是檢測出平均流速然后求得流量。 對于層流，平均流速是管中心最大流速的0.5倍()；紊流時的平均流速與值有關(guān)：

通過測流速求流量的流量計一般是檢測出平均流速然后求得表8-1雷諾數(shù)與n的關(guān)系2.5610.5420.5632.007.07.38.08.338.453.670.084.48.58.89.09.2110.0152.0198.0278.09.49.79.89.9表8-1雷諾數(shù)與n的關(guān)系2.567.038.48.517.流體流動的連續(xù)性方程和伯努利方程

(1)連續(xù)性方程

任取一管段，設(shè)截面Ⅰ、截面Ⅱ處的面積、流體密度和截面上流體的平均流速分別為A1、、和A2、、。

=7.流體流動的連續(xù)性方程和伯努利方程

(1)連續(xù)性方程(2)伯努利方程

當理想流體在重力作用下在管內(nèi)定常流動時，對于管道中任意兩個截面Ⅰ和Ⅱ有如下關(guān)系式（伯努利方程）：

:重力加速度；

:截面Ⅰ和Ⅱ相對基準線的高度；

:截面Ⅰ和Ⅱ上流體的靜壓力；

:截面Ⅰ和Ⅱ上流體的平均流速。(2)伯努利方程當理想流體在重力作

實際流體具有粘性，在流動過程中要克服流體與管壁以及流體內(nèi)部的相互摩擦阻力而作功，這將使流體的一部分機械能轉(zhuǎn)化為熱能而耗散。因此，實際流體的伯努利方程可寫為：—截面Ⅰ和Ⅱ之間單位質(zhì)量實際流體流動產(chǎn)生的能量損失。

實際流體具有粘性，在流動過程中要克服流體—截8.1.3流量測量方法與流量儀表的分類1.流量測量方法流量測量方法大致可以歸納為以下幾類：(1)利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號來反映流量的差壓式流量測量法；(2)通過直接測量流體流速來得出流量的速度式流量測量法；(3)利用標準小容積來連續(xù)測量流量的容積式測量；(4)以測量流體質(zhì)量流量為目的的質(zhì)量流量測量法。

8.1.3流量測量方法與流量儀表的分類流量測量方法大致可以2。流量計的分類體積流量計差壓式流量計利用伯努利方程原理，通過測量流體差壓信號容積式流量計利用標準小容積來連續(xù)測量流量速度式流量計直接測量流體流速來得出流量質(zhì)量流量計推導(dǎo)式質(zhì)量流量計直接式質(zhì)量流量計2。流量計的分類類別工作原理測量精度％體積流量計差壓流量式流體流過通管道中的阻力件時產(chǎn)生的壓力差與流量之間有確定關(guān)系，通過測量差壓值求得流量±1～2±1±2±1～4±0.5～5容流積量式計直接對儀表排出的定量流體計數(shù)確定流量±0.2～0.5±0.2類別工作原理測量精度％體積流量計差壓流體流過通管道中速流度量式計通過測量管道截面上流體平均流速來測量流量±0.1～0.5±0.5～1±0.5～1.5±1直接式直接檢測與質(zhì)量流量成比例的量來質(zhì)量流量±1±0.2～2±0.15間接式同時測體積流量和流體密度來計算質(zhì)量流量±0.5體積流量計質(zhì)量流量計速流通過測量管道截面上流體平均流速來測量流量±0.1～0.53.流量儀表的主要技術(shù)參數(shù)特性1：流量范圍及量程比流量計的流量范圍指可測最大流量和最小流量所限定的范圍。在這個范圍內(nèi)，儀表在正常使用條件下示值誤差不超過最大允許誤差。最大流量與最小流量的比值稱為量程比，一般表達為某數(shù)與1之比，流量計量程比的大小受儀表的原理與結(jié)構(gòu)所限制。3.流量儀表的主要技術(shù)參數(shù)特性1：流量范圍及量程比特性2：測量精確度和誤差流量計的精確度用誤差表示。流量計在出廠時均要進行標定，儀表所標出的精確度為基本誤差。在現(xiàn)場使用中由于偏離標定條件會帶來附加誤差.流量計的實際測量精確度為基本誤差與附加誤差的合成，這種合成的估算很復(fù)雜，可以參照有關(guān)規(guī)定計算。流量儀表的精度等級是根據(jù)允許誤差的大小來劃分的，其精度等級有：0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。特性2：測量精確度和誤差特性3：壓力損失

安裝在流通管道中的流量計實際上是一個阻力件，流體在通過流量計時將產(chǎn)生壓力損失，這會帶來一定的能源消耗。各種流量計的壓力損失大小是儀表選型的一個重要指標。

壓力損失小，流體能消耗小，輸運流體的動力要求小，測量成本低。反之則能耗大，經(jīng)濟效益相應(yīng)降低。故希望流量計的壓力損失愈小愈好特性3：壓力損失8.2流量測量儀表8.2.1差壓式流量計8.2.2容積式流量計8.2.4質(zhì)量流量計8.2.3速度式流量計8.2流量測量儀表8.2.1差壓式流量計8.2.28.2.1差壓式流量計

測量對象：流體方面，單相、混相、潔凈、臟污；工作狀態(tài)：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫；管徑方面：從幾毫米到幾米；流動條件：亞音速流、臨界流、脈動流歷史悠久、技術(shù)成熟、應(yīng)用最廣泛。節(jié)流式特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用壽命長，適應(yīng)能力強，幾乎能測量各種工況下的流量。8.2.1差壓式流量計測量對象：流體方面，單相、混相、潔差壓式流量計基于在流通管道上設(shè)置流動阻力件，流體通過阻力件時將產(chǎn)生壓力差，此壓力差與流體流量之間有確定的數(shù)值關(guān)系，通過測量差壓值可以求得流體流量。最常用的差壓式流量計是由產(chǎn)生差壓的裝置和差壓計組合而成。產(chǎn)生差壓的裝置有多種型式，包括節(jié)流裝置：如孔板、噴嘴、文丘利管等，以及動壓管、均速管、彎管等。其他型式的差壓式流量計還有靶式流量計、浮子流量計等?？装逡龎汗懿顗河嫴顗菏搅髁坑嫽谠诹魍ü艿郎显O(shè)置流動阻力件，流體通過阻力件時節(jié)流式流量計優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，無可動部件；可靠性較高；復(fù)現(xiàn)性能好；適應(yīng)性較廣，它適用于各種工況下的單相流體，適用的管道直徑范圍寬，可以配用通用差壓計；裝置已標準化。缺點：安裝要求嚴格；流量計前后要求較長直管段；測量范圍窄，一般范圍度為3:1；壓力損失較大；對于較小直徑的管道測量比較困難

；精確度不夠高(±1%~±2%)。1-節(jié)流元件2-引壓管路3-三閥組4-差壓計

節(jié)流式流量計1-節(jié)流元件流體流經(jīng)節(jié)流件時壓力和流速變化圖

=

測量原理及流量方程—截面1和2上流體的靜壓力；

—截面1和2上流束直徑；—截面1和2上流體的平均流速；

、—截面1和2上流體的密度

、流體流經(jīng)節(jié)流件時壓力和流速變化圖=測量原理及流量方程—截

體積流量：

質(zhì)量流量：

以實際采用的某種取壓方式所得到的壓差來代替的值；同時引入流出系數(shù)C對上式進行修正：

體積流量：質(zhì)量流量：以實際采用的某種取壓方

對于可壓縮流體，考慮到節(jié)流過程中流體密度的變化而引入流束膨脹系數(shù)進行修正采用節(jié)流件前的流體密度，由此流量公式可更一般的表示為：結(jié)論：流量與壓力差的平方根成正比對于可壓縮流體，考慮到節(jié)流過程中流體密度的變流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上是均勻的、單相的，或者可認為是單相的流體。b.流體必須充滿管道和節(jié)流裝置且連續(xù)流動，流經(jīng)節(jié)流件前流動應(yīng)達到充分紊流，流束平行于管道軸線且無旋轉(zhuǎn)，流經(jīng)節(jié)流件時不發(fā)生相變。c.流動是穩(wěn)定的或隨時間緩變的。（2）節(jié)流裝置①標準節(jié)流裝置的適用條件流體必須是牛頓流體，在物理學(xué)和熱力學(xué)上是均勻的、單相的，或者②標準節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式a.標準孔板

標準孔板是一塊具有與管道同心圓形開孔的圓板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴散的錐形。

結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，價格便宜

壓力損失較大，測量精度較低，只適用于潔凈流體介質(zhì)，測量大管徑高溫高壓介質(zhì)時，孔板易變形。標準孔板②標準節(jié)流元件的結(jié)構(gòu)形式a.標準孔板標準孔板b.標準噴嘴

標準噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對稱體，主要由入口圓弧收縮部分與出口圓筒形喉部組成，有ISAl932噴嘴和長徑噴嘴兩種型式。ISA1932噴嘴b.標準噴嘴標準噴嘴是一種以管道軸線為中長徑噴嘴長徑噴嘴c.文丘里管文丘里管有兩種標準型式：經(jīng)典文丘里管與文丘里噴嘴。文丘里管壓力損失最低，有較高的測量精度，對流體中的懸浮物不敏感，可用于污臟流體介質(zhì)的流量測量，在大管徑流量測量方面應(yīng)用的較多。但尺寸大、笨重，加工困難，成本高，一般用在有特殊要求的場合。

c.文丘里管③節(jié)流裝置的取壓方式

根據(jù)節(jié)流裝置取壓口位置可將取壓方式分為理論取壓、角接取壓、法蘭取壓、徑距取壓與損失取壓五種:

節(jié)流裝置的取壓方式③節(jié)流裝置的取壓法蘭取壓裝置

目前廣泛采用的是角接取壓法，其次是法蘭取壓法。角接取壓法比較簡便，容易實現(xiàn)環(huán)室取壓，測量精度較高。法蘭取壓法結(jié)構(gòu)較簡單，容易裝配，計算也方便，但精度較角接取壓法低些。角接取壓裝置法蘭取壓裝置目前廣泛采用的是角接取壓法，其④測量管道條件

測量管道截面應(yīng)為圓形，節(jié)流件及取壓裝置安裝在兩圓形直管之間。節(jié)流件附近管道的圓度應(yīng)符合標準中的具體規(guī)定。

當現(xiàn)場難以滿足直管段的最小長度要求或有擾動源存在時，可考慮在節(jié)流件前安裝流動整流器，以消除流動的不對稱分布和旋轉(zhuǎn)流等情況。安裝位置和使用的整流器型式在標準中有具體規(guī)定。④測量管道條件

測量管道截面應(yīng)為圓⑤非標準節(jié)流裝置a.1/4圓噴嘴b.錐形入口孔板c.圓缺孔板⑤非標準節(jié)流裝置a.1/4圓噴嘴b.錐形入口孔板c.圓缺⑶標準節(jié)流裝置的計算①流量計算這類計算命題是在管道、節(jié)流裝置、取壓方式、被測流體參數(shù)已知的情況下，根據(jù)測得的差壓值計算被測介質(zhì)流量。屬校核計算，常用在使用現(xiàn)場，所依據(jù)的基本公式是流量公式。②設(shè)計節(jié)流裝置這類計算命題是要根據(jù)用戶提出的已知條件以及限制要求來設(shè)計標準節(jié)流裝置，屬設(shè)計計算。⑶標準節(jié)流裝置的計算①流量計算⑷差壓計差壓計與節(jié)流裝置配套組成節(jié)流式流量計。差壓計經(jīng)導(dǎo)壓管與節(jié)流裝置連接，接受被測流體流過節(jié)流裝置時所產(chǎn)生的差壓信號，并根據(jù)生產(chǎn)的要求，以不同信號形式把差壓信號傳遞給顯示儀表，從而實現(xiàn)對流量參數(shù)的顯示、記錄和自動控制。差壓計的種類很多，凡可測量差壓的儀表均可作為節(jié)流式流量計中的差壓計使用。目前工業(yè)生產(chǎn)中大多數(shù)采用差壓變送器。它們可將測得的差壓信號轉(zhuǎn)換為0.02-0.1MPa的氣壓信號和4-20mA的直流電流信號。⑷差壓計2.皮托管和均速管流量計

⑴皮托管

皮托管是一根彎成直角的雙層空心復(fù)合管，帶有多個取壓孔，能同時測量流體總壓和靜壓。皮托管結(jié)構(gòu)2.皮托管和均速管流量計

⑴皮托管

皮托

皮托管頭部迎流方向開有一個小孔A，在距頭部一定距離處開有若干垂直于流體流向的靜壓孔B，各孔所測靜壓在均壓室均壓后輸出。皮托管的工作原理可分析如下：L型皮托管

皮托管測量原理皮托管頭部迎流方向開有一個小孔A，在距頭部一

設(shè)流動為不可壓縮無粘性流體的穩(wěn)定流動，駐點處流體的伯努利方程為：由此可以得該點的流速為：設(shè)流動為不可壓縮無粘性流體的穩(wěn)定流動，駐點處

考慮到實際測量情況與理論上的差別，引入皮托管系數(shù)(數(shù)值由實驗確定)對上式進行修正：

對于可壓縮流體，考慮到壓縮性的影響，實際流速計算公式為：(1-)為流體可壓縮性修正系數(shù)，對不可壓縮流體=0。

考慮到實際測量情況與理論上的差別，引入皮托皮托管主要應(yīng)用于HVAC，潔凈空間和空氣處理領(lǐng)域?？梢詼y量溫度較高的氣體和有顆粒的氣體，還可測量較高風速。

◆靜壓可達6bar

◆溫度最高可到650～800℃

◆精度：0.5%（指排列順序）

◆測量風速和風量時能保證2%精度）皮托管主要應(yīng)用于HVAC，潔凈空間和空氣處理領(lǐng)域?？梢詼y量⑵均速管流量計

均速管測量流速的原理與皮托管相同，體積流量可由下式確定：⑵均速管流量計均速管測量流速的原理與皮托管相同3.轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計也是利用節(jié)流原理測量流體的流量，但它的差壓值基本保持不變，是通過節(jié)流面積的變化反映流量的大小，故又稱恒壓降變截面流量計，也有稱作浮子流量計。轉(zhuǎn)子流量計可以測量多種介質(zhì)的流量，更適用于中小管徑、中小流量和較低雷諾數(shù)的流量測量。3.轉(zhuǎn)子流量計轉(zhuǎn)子流量計也是利用節(jié)流原理測量流體的流量，但⑴測量原理根據(jù)流體連續(xù)性方程和伯努利方程，轉(zhuǎn)子流量計的體積流量可表示為：

—流量系數(shù)；—轉(zhuǎn)子與錐形管間的環(huán)形流通面積；—流體密度；—差壓。⑴測量原理根據(jù)流體連續(xù)性方程和伯努利方程，轉(zhuǎn)子流量計的體積流⑵轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)①玻璃管轉(zhuǎn)子流量計主要由玻璃錐形管、轉(zhuǎn)子和支撐結(jié)構(gòu)組成。流量示值刻在錐形管上。②金屬管轉(zhuǎn)子流量計金屬管轉(zhuǎn)子流量計的錐形管采用金屬材料制成，其流量檢測原理與玻璃管轉(zhuǎn)子流量計相同。金屬管轉(zhuǎn)子流量計有就地指示型和電氣信號遠傳型兩種。⑵轉(zhuǎn)子流量計結(jié)構(gòu)①玻璃管轉(zhuǎn)子流量計②金屬管轉(zhuǎn)子流量計電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計工作原理電遠傳式轉(zhuǎn)子流量計工作原理⑶轉(zhuǎn)子流量計的刻度換算轉(zhuǎn)子流量計是一種非通用性儀表，出廠時其刻度需單獨標定。儀表廠在工業(yè)標準狀態(tài)下，以空氣標定測量氣體流量的儀表；以水標定測量液體流量的儀表。若被測介質(zhì)不是水或空氣，則流量計的指示值與實際流量值之間存在差別，必須對流量指示值按照實際被測介質(zhì)的密度、溫度、壓力等參數(shù)的具體情況進行刻度修正。

液體介質(zhì)：氣體介質(zhì)⑶轉(zhuǎn)子流量計的刻度換算液體介質(zhì)：氣體介質(zhì)已知：ρs=1kg/L，ρy=0.831kg/L，ρz=7.92kg/L，QN=28m3/h，代入修正公式式可得：

用一個用水標定的轉(zhuǎn)子流量計來測量苯的流量，流量計的讀數(shù)為28m3/h，已知轉(zhuǎn)子密度為7920kg/m3的不銹鋼，苯的密度為0.831kg/L，求苯的實際流量是多少？例解所以苯的實際流量是31.08m3/h。已知：ρs=1kg/L，ρy=0.831kg/L，ρz=4.靶式流量計

靶式流量計是一種適用于測量高粘度、低雷諾數(shù)流體流量的流量測量儀表，例如用于測量重油、瀝青、含固體顆粒的漿液及腐蝕性介質(zhì)的流量。

—流體流速；

—密度；

—靶的受力面積。流體對靶的作用力4.靶式流量計—流體流速；

—密度；

—靶的受力面積。流5.彎管流量計

彎管流量計是一種可用于任何工藝管道流量測量的裝置。設(shè)彎管直徑為D，彎管中心線半徑為R，流體密度，根據(jù)彎管流速面積分布定律和流體能量守恒定律可推導(dǎo)出體積流量與流體差壓的理論關(guān)系式：

5.彎管流量計

彎管流量計是一種可用于任

考慮到流體粘性、管道形狀及實際使用條件的影響，將上式乘上由實驗求得的流量系數(shù)，并令

則可得彎管流量計的實用流量公式：

考慮到流體粘性、管道形狀及實際使用條件的影響，彎管流量計彎管流量計

彎管流量傳感器安裝無附加壓力損失，是一種節(jié)能產(chǎn)品?？砂惭b在工業(yè)管道的自然轉(zhuǎn)彎處或直管段處，沒有任何附加插入件或節(jié)流件，因為在測量過程中不會對被測流體造成附加阻力損失，可節(jié)省流體輸送的動力消耗，降低運行費用。直管段要求低（前5D后2D適用性強，量程比大。具有結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉、安裝方便、耐磨損、免維護等特點。測量精度再現(xiàn)性好，使用壽命與管道同等。TN-700彎管流量傳感器介紹：彎管流量傳感器安裝無附加壓力損失，是一種節(jié)能8.2.2容積式流量計容積式流量計是直接根據(jù)排出體積進行流量累計的儀表，它利用運動元件的往復(fù)次數(shù)或轉(zhuǎn)速與流體的連續(xù)排出量成比例對被測流體進行連續(xù)的檢測。容積式流量計可以計量各種液體和氣體的累積流量，由于這種流量計可以精密測量體積量，所以其類型包括從小型的家用煤氣表到大容積的石油和天然氣計量儀表，廣泛地用作管理和貿(mào)易的手段。8.2.2容積式流量計容積式流量計是直接根據(jù)排出體積進行測量原理

單位時間內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)測量原理設(shè)：V0——計量室的容積

n——轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)次數(shù)則排出的流體總量測量原理

單位時間內(nèi)所排出固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)測量原橢圓齒輪流量計橢圓齒輪流量計兩個橢圓齒輪A、B在進出口流體壓力差的作用下，交替地相互驅(qū)動，并各自繞軸作非勻角速度的轉(zhuǎn)動。在轉(zhuǎn)動過程中連續(xù)不斷地將充滿在齒輪與殼體之間的固定容積內(nèi)的流體一份份地排出。齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)可以通過機械的或其他的方式測出，從而可以得知流體總流量。兩個齒輪每轉(zhuǎn)動一圈，流量計將排出4個半月形容積的流體。通過橢圓齒輪流量計的流體總量可表示為：Q=4nV0兩個橢圓齒輪A、B在進出口流體壓力差的作用下，交替地2.腰輪流量計

腰輪流量計又稱羅茨流量計，其工作原理與橢圓齒輪流量計相同。腰輪流量計的轉(zhuǎn)子是一對不帶齒的腰形輪，在轉(zhuǎn)動過程依靠套在殼體外的與腰輪同軸上的嚙合齒輪來完成驅(qū)動。

腰輪流量計2.腰輪流量計

腰輪流量計又稱羅茨流量計，其腰輪流量計

腰輪流量計是一種容積式流量測量儀表，用以測量封閉管中流體的體積流量。就地顯示累積流量，并有遠傳輸出接口，與相應(yīng)的光電式電脈沖轉(zhuǎn)換器和流量積算儀配套，可進行遠程測量，顯示和控制。精度高，重復(fù)性好，范圍度大，對流量計前后直管段要求不高。適用較高粘度流體，流體粘度變化對示值影響較小。適用無腐蝕性能的流體，如原油，石油制品(柴油，潤滑油等)。腰輪流量計

腰輪流量計腰輪流量計是一種容積式流量測量儀3.刮板式流量計

轉(zhuǎn)子在流量計進、出口差壓作用下轉(zhuǎn)動，每當相鄰兩刮板進入計量區(qū)時均伸出至殼體內(nèi)壁且只