東北大學熱工復習題-合集

特點n支同型號熱電偶異名級串聯(lián)2支同型號熱電偶同名級串聯(lián)n支同型號熱電偶正級、負極分別連在一起串聯(lián)注意事項一只熱電偶燒斷時不能正常工作某只熱電偶短路時不能正常工作詳細闡述用熱電偶進行測溫時，應考慮哪些影響測量的誤差因素，并給出解決辦法；誤差因素采取措施分度誤差見P68-P69冷端引進的誤差補償導線引進的誤差熱交換所引起的誤差測量系統(tǒng)絕緣電阻下降所引起的誤差熱電偶不均質引起的誤差其他誤差熱電偶如何進行正確的安裝？考慮因素：安裝方向安裝位置插入深度細管道內流體溫度的測量含大量粉塵氣體的溫度測量負壓管道內流體的溫度測量接線盒的安裝被測對象較小時，考慮不能改變原來的熱傳導及對流條件熱電偶測溫示值變低或變高的原因，采取調整措施：主要是由于冷端溫度的變化引起，可采取冷端的溫度補償常用熱電阻有哪些，各有何特點？何謂三線制，其優(yōu)點有哪些？詳細比較熱電偶和熱電阻各方面的異同點。常用熱電阻：鉑電阻，銅電阻，鎳電阻，鐵電阻和銠鐵合金。鉑，銅最為常用；鉑電阻測溫準確性最高，測溫范圍相對較大，其特性（溫度－電阻）呈一定的非線性。銅電阻測溫范圍相對較小，其特性呈線性何謂三線制，其優(yōu)點有哪些？在熱電阻感溫元件一端接倆引線，一端接一引線的引線形式?？奢^好消除引線電阻的影響，且引線隨溫度變化引起的阻值變化可被抵消，用途較廣。詳細比較熱電偶和熱電阻各方面的異同點。相同點：都是接觸式測溫不同點：信號：熱電阻是利用溫度改變使電阻產(chǎn)生阻值變化，熱電偶是利用溫度改變而產(chǎn)生感應電壓改變來測溫測溫范圍：熱電阻測溫范圍為中低溫（—200～850C），熱電偶測溫范圍廣（4k～2800C）材料：熱阻是具有溫度敏感變化的金屬材料，熱偶是雙金屬材料，由于溫度變化而倆金屬絲兩端產(chǎn)生電勢性價比：綜合造價熱電偶溫度計相比熱電阻溫度計較高簡述輻射測溫的三種基本方法、特點、使用注意事項及典型儀表；輻射溫度計測得的溫度不是被測對象的真實溫度，為什么？三種輻射高溫計測得的分別是何種溫度？如何利用它們得到真溫？欲獲真實溫度應采取什么辦法？對各種輻射溫度計，應分別選擇什么探測器，為什么？簡述輻射測溫的三種基本方法、特點、使用注意事項及典型儀表；三種輻射高溫計測得的分別是何種溫度？基本方法特點注意事項測量的溫度典型儀表亮度溫度計基于物體在不同溫度下輻射的單色輻射亮度與溫度的函數(shù)關系亮度溫度的概念亮度溫度光電高溫計比色溫度計測量物體在兩個不同的指定波長下的光譜輻射亮度之比兩個波段的選擇比色溫度單通道單光路比色溫度計全輻射溫度計基于物體在整個波長范圍內的輻射出度與溫度之間的關系光闌補償輻射溫度透鏡聚焦式溫度計注：具體內容見P123輻射溫度計測得的溫度不是被測對象的真實溫度，為什么？不是真實溫度，因為是用黑體刻度的溫度來測量實際物體的真實溫度；如何利用輻射溫度計測得的溫度得到真溫？欲獲真實溫度應采取什么辦法？用被測對象的光譜發(fā)射率進行修正。對各種輻射溫度計，應分別選擇什么探測器，為什么？輻射溫度計種類探測器原因亮度溫度計硅光電池或PbS熱敏電阻要求單波段的探測率好比色溫度計全輻射溫度計熱電堆全波段的探測率均勻且較高畫出燈絲隱滅式光學高溫計的工作原理示意圖，分析工作原理，繪出其控制方框圖；結合結構圖，說明各部分名稱和作用；繪圖說明燈絲與背景亮度比較的3種情況并說明調節(jié)過程；光電高溫計的工作原理是什么，相對光學高溫計具有哪些優(yōu)點；亮度溫度計使用時應注意什么？畫出燈絲隱滅式光學高溫計的工作原理示意圖，分析工作原理，繪出其控制方框圖；結合結構圖，說明各部分名稱和作用；光學高溫計的工作原理示意圖:工作原理：合上開關K時，標準燈的燈絲有電池E供電。燈絲的亮度取決于通過電流的大小，調節(jié)滑動變阻器R可改變通過燈絲的電流，從而改變燈絲的亮度。毫伏計用來測量燈絲兩端的電壓，其隨著通過燈絲的電流變化而變化，間接地反映出燈絲亮度的變化。被測對象發(fā)出的輻射能經(jīng)物鏡清晰地成像在燈絲平面上，形成背景。觀察者目視比較背景亮度Lmλ（等于被測物體亮度）和燈絲的亮度Lfλ,通過對比兩者的相對大小，調節(jié)滑動變阻器R使得燈絲頂端的輪廓消隱在被測對象所形成的背景中，此時燈絲的亮度Lfλ就等于被測物體亮度Lmλ。通過儀表的分度，確定燈絲在特定波長上的亮度、電流與溫度之間的關系。這樣，實際測溫達到亮度平衡時，毫伏計的讀數(shù)即反映出被測對象的亮度溫度值，再用光譜發(fā)射率進行修正，即可得到被測對象的真實溫度。控制框圖：燈絲隱滅式光學高溫計的結構圖：物鏡和目鏡：背景亮度成像與清晰觀測紅色濾光片：造成單色紅光光學高溫計燈泡：高溫計亮度比較的標準吸收玻璃：減弱亮度溫度，擴展量程信號處理系統(tǒng)：提供電源，實現(xiàn)亮度平衡，顯示溫度繪圖說明燈絲與背景亮度比較的3種情況并說明調節(jié)過程；亮度比較Lfλ＜LmλLfλ＞LmλLfλ=Lmλ現(xiàn)象燈絲太暗燈絲過亮燈絲消隱調小可變電阻調節(jié)調小可變電阻R增大可變電阻R保持可變電阻R不變光電高溫計的工作原理是什么，相對光學高溫計具有哪些優(yōu)點；光電高溫計的工作原理與光學高溫計完全一樣，但用光電元件替代人眼作為敏感元件。相較而言，所具有的優(yōu)點：光譜發(fā)射率變化產(chǎn)生的誤差?。红`敏度高使用波長范圍寬響應速度快受水蒸氣影響小準確度高測溫范圍寬易于形成溫度的閉環(huán)控制亮度溫度計使用時應注意什么？工作波段的選擇非黑體輻射的影響光電器件的分散性中間介質的影響周圍環(huán)境的影響被測對象的特性比色溫度計的特點和使用注意事項；亮度溫度計和比色溫度計的波長選擇應遵循什么原則，為什么？全輻射高溫計使用注意事項有哪些，如何采取措施提高測量準確度。比色溫度計的特點和使用注意事項；特點：通過測量被測物體在兩個不同指定波長的光譜輻射亮度之比來實現(xiàn)溫度測量，因此測量準確度高發(fā)射率的變化對對儀表顯示值的影響小可在較惡劣的情況下工作測溫響應快，可測量小目標的溫度注意事項： 除了非黑體輻射的影響、光電器件的分散性、中間介質的影響之外：工作波段λ1λ2的選擇元件的穩(wěn)定性及非對稱性引起的誤差亮度溫度計和比色溫度計的波長選擇應遵循什么原則，為什么？工作波段應選在峰值波長附近，還應避開大氣及水蒸氣的明顯吸收波段；來提高探測元件的接受熱輻射強度，進而提高系統(tǒng)的靈敏度；減少中間介質的吸收誤差全輻射高溫計使用注意事項有哪些，如何采取措施提高測量準確度。全輻射高溫計使用注意事項：環(huán)境溫度的影響距離系數(shù)光譜發(fā)射率變化的影響環(huán)境介質的影響采取措施提高測量準確度：熱電偶冷端自動補償及補償光闌，選擇合理的距離系數(shù)輻射測溫儀表由于黑度的變化會產(chǎn)生測溫誤差，請設計兩種方案減小之；請詳細闡述紅外輻射測溫技術的主要誤差源及其具體解決方案。輻射測溫儀表由于黑度的變化會產(chǎn)生測溫誤差，請設計兩種方案減小之；減小測溫誤差方案：逼近黑體法多波長輻射測溫發(fā)射率修正法請詳細闡述紅外輻射測溫技術的主要誤差源及其具體解決方案。紅外輻射測溫技術的主要誤差源：被測物體發(fā)射率變化產(chǎn)生的誤差光路的沿程干擾吸收介質非吸收介質的吸收和散射外來光的干擾解決方案： 對于發(fā)射率變化，見上述減小黑度的變化會產(chǎn)生測溫誤差； 對于光路的沿程干擾：選擇亮度或比色溫度計，并優(yōu)選波長，避開吸收峰采取吹掃等措施，清除雜質合理設置屏蔽裝置壓力檢測的方法有哪些，其主要原理和典型儀表是什么？壓力檢測的方法主要原理典型儀表彈性式壓力計彈簧元件受力變形，將被測壓力轉換彈性元件的位移來實現(xiàn)測量單圈彈簧管壓力計，電接點彈簧管壓力計電氣式壓力計利用敏感元件將被測壓力轉換成各種電量，如電阻、電感、電容、電位差等壓電式壓力計電阻式壓力計負荷式壓力計基于流體靜力學平衡原理和帕斯卡定律進行壓力測量活塞式壓力計，浮球式壓力計液柱式壓力計根據(jù)靜力學原理，把被測壓力轉換成液柱高度來實現(xiàn)測量U形管壓力計單管壓力計常用彈性元件有哪些，單圈彈簧管壓力計的工作原理是什么？提高靈敏度的措施有哪些？常見彈性元件：單圈彈簧管、多圈彈簧管、平面膜、波紋膜、撓性膜、波紋管；單圈彈簧管工作原理：當被測介質從開口端進入并充滿彈簧管的整個內腔時，橢圓截面在被測壓力p的作用下將趨于圓形，彈簧管隨之產(chǎn)生向外挺直的擴張變形，結果改變彈簧管的中心角，使其自由端產(chǎn)生位移。中心角相對變化量與被測壓力的關系如下：?θ/θ=(1-μ^2)/ER^2/bh(1-b^2/a2)∝/(β+k^2)p提高靈敏度的措施:A.彈簧管的集合尺寸（1）增大彈簧管的中心角θ，即將單圈彈簧管做成多圈彈簧管（2）減小彈簧管的短半軸b,即將彈簧管做得更扁。B.彈簧管的管壁厚度：管壁厚變形小，管壁薄變形大。當小軸比時，壁厚h所引起的靈敏度下降比在大軸時要快。C．外圓弧半徑：當外圓弧半徑R增加時，彈簧靈敏度也隨之提高。D．彈簧管的剛度：彈簧管剛度大的材料在受到相同壓力作用時變形量小，反之剛度小彈性變形大。壓電式壓力計的原理是什么，電荷與壓力的關系如何，適合于測量何種壓力，為什么？壓電式壓力計的原理:介質的壓電效應；電荷與壓力的關系：沿x軸方向：Qx=kxFx=kxAp沿y軸方向：Qy=kyl/yFy 其中：kx、ky:x,y方向的壓電系數(shù)l:晶體切片的長度h晶體切片的厚度電荷的大小與極性不僅與壓力的大小有關，還取決于力的種類和作用方向；適合于測量脈沖壓力：由于壓電晶體產(chǎn)生的電荷量很微小，即使在絕緣非常好的情況下，電荷也會在極短的時間內消失，所以此種壓力計一般只適用于測量脈沖壓力比較應變片式壓力計和壓阻式壓力計在各方面的相同點和不同點。應變片式壓力計利用電阻應變原理構成，電阻應變片有金屬和半導體應變片兩類，被測壓力使應變片產(chǎn)生應變，當應變片產(chǎn)生壓縮（拉伸）應變時，其阻值減?。ㄔ黾樱?，再通過橋式電路獲得相應的毫伏級電勢輸出，并用毫伏計或其他記錄儀表顯示出被測壓力，從而組成應變片式壓力計；其優(yōu)點為：結構簡單，使用方便，工藝成熟，價格便宜，性能穩(wěn)定可靠，測量速度快，適合靜態(tài)和動態(tài)測量；其缺點為：應變片易受溫度影響，測量時需要加以補償修正；壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應而構成，采用單晶硅片為彈性元件，在單晶硅膜片上利用集成電路的工藝，在單晶硅的特定方向擴散一組等值電阻，并將電阻接成橋路，單晶硅片置于傳感器腔內。當壓力發(fā)生變化時，單晶硅產(chǎn)生應變，使直接擴散在上面的應變電阻產(chǎn)生與被測壓力成比例的變化，再由橋式電路獲得相應的電壓輸出信號。其優(yōu)點為：精度高、工作可靠、頻率響應高、遲滯小、尺寸小、重量輕、結構簡單；壓阻式壓力計易產(chǎn)生溫漂，測量時要求壓力不超過150℃，另外還需要進行溫度補償和非線性補償；何種壓力計既可作為檢驗、標定壓力表和壓力傳感器的標準儀器，又是一種標準壓力發(fā)生器，舉一例說明其工作原理和結構，并分析造成測量誤差的各種影響因素。負荷式壓力計（P187）舉例：活塞式壓力計（P187）原理和結構：活塞式壓力計時根據(jù)流體靜力學平衡原理和帕斯卡定律，利用壓力作用在活塞上的力與砝碼的重力相平衡的原理設計而成；其結構主要是由壓力發(fā)生部分和測量部分組成；誤差分析：1、重力加速的影響：重力加速度與所在地的海拔、緯度有關，可用式3-41計算；2、空氣浮力的影響：若考慮空氣對砝碼產(chǎn)生浮力的影響，可用式3-42引入修正因子修正；3、溫度變化的影響：當溫度不是20℃時，可用式3-43引入溫度修正因子修正；差動式電容傳感器的優(yōu)點是什么，提高霍爾壓力變送器的方法有哪些？優(yōu)點：比單極板電容壓力變送器相比，非線性得到很大改善，靈敏度提高近一倍，并減少了由于介電常數(shù)受溫度影響引起的不穩(wěn)定性；提高靈敏度方法：1、提高控制電流I和磁感應強度B，但二者提高應有一個限度，通常電流控制為3~20mA,磁感應強度為幾千高斯；2、選擇霍爾常數(shù)大的材料；3、在保證機械強度的前提下，盡量將霍爾元件加工的比較??；測壓儀表在選擇和安裝時應注意什么？例3-1類的題。儀表的選擇：選用時應根據(jù)生產(chǎn)工藝對壓力檢測的要求、被測介質的特性、現(xiàn)場使用的環(huán)境、及生產(chǎn)過程對儀表的要求（如信號是否需要遠傳、控制、記錄或報警等），再結合各類壓力儀表的特點，本著節(jié)約的原則合理地考慮儀表的類型、量程、準確度等；儀表的安裝：應具體根據(jù)被測介質、管路和環(huán)境條件，選取適當?shù)娜嚎冢⒄_安裝引壓管路和測量儀表；例題3-1（P201）分析速度法和容積法測量流量的異同點；各測量儀表分別適用何種測量對象，為什么？比較：容積法是指用一個具有標準容積的容器連續(xù)不斷地對被測流體進行度量，并以單位(或一段）時間內度量的標準容積數(shù)來計算流量的方法。這種測量方法受流動狀態(tài)影響較小，因而適用于側量高粘度、低雷諾數(shù)的流體。但不宜測量高溫高壓以及臟污介質的流量，其流量側量上限較小。典型儀表有橢圓齒輪流量計、腰輪流量計、刮板流量計等。

優(yōu)點:(1)計量精度高;(2)安裝管道條件對計量精度沒有影響;(3)可用于高粘度液體的測量;(4)范圍度寬;(5)直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計,總量,清晰明了,操作簡便。

缺點:(1)結果復雜,體積龐大;(2)被測介質種類、口徑、介質工作狀態(tài)局限性較大;(3)不適用于高、低溫場合;(4)大部分儀表只適用于潔凈單相流體;(5)產(chǎn)生噪聲及振動。

應用概況:

容積式流量計與差壓式流量計、浮子流量計并列為三類使用量最大的流量計,常應用于昂貴介質(油品、天然氣等)的總量測量。

速度法是指根據(jù)管道截面上的平均流速或與流速有關的各種物理量來計算流量的方法。由于這種方法是利用平均流速來計算流量的，所以受管路條件的影響很大，如雷諾數(shù)、渦流及截面速度分布不對稱等都會給測量帶來誤差。但是這種測量方法有較寬的使用條件，可用于高溫、高壓流體的測量。有的儀器還可適用于測量臟污介質的流量。目前，采用速度法進行流量測量的儀表在工業(yè)上應用較廣。優(yōu)點:(1)高精度,在所有流量計中,屬于最精確的流量計;(2)重復性好;(3)無零點擾能力好;(4)范圍度寬;(5)結構緊湊。缺點:(1)不能長期保持校準特性;(2)流體物性對流量特性有較大影響標準節(jié)流裝置定義和組成；標準節(jié)流元件有哪些，各有何特點，分別采用何種取壓方式；其工作原理是什么？繪圖說明流體流經(jīng)孔板時的壓力和流速變化情況，推導標準節(jié)流裝置測量不可壓縮流體的流量公式，并解釋流束收縮系數(shù)、取壓系數(shù)、流出系數(shù)和壓力損失；適用于標準節(jié)流裝置的流體和管道條件是什么，為何有此規(guī)定？答：定義：節(jié)流裝置按其標準化程度，可分為標準型和非標準型兩大類。所謂標準型是指按照標準文件進行節(jié)流裝置設計、制造、安裝和使用，無需實流校準和單獨標定即可確定輸出信號(差壓)與流量的關系，并估算其測量不確定度。標準文件主要指節(jié)流裝置國際標準ISO5167：2003和國家標準GB/T2624-2006《用安裝在圓形管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》。標準節(jié)流裝置由于具有結構簡單并己標準化、使用壽命長和適應性廣等優(yōu)點，因而在流量側量儀表中占據(jù)重要地位。非標準型節(jié)流裝置是指成熟程度較低、尚未標準化的節(jié)流裝置。組成：標準節(jié)流裝置是使管道中流動的流體產(chǎn)生壓力差的裝置，由標準節(jié)流(元)件、帶有取壓口的取壓裝置、節(jié)流件上游第一個阻力件和第二個阻力件，下游第一個阻力件以及他們之間符合要求的直管段組成。標準元件：標準孔板（角接取壓、D和D/2取壓、法蘭取壓）、標準噴嘴（ISA1932噴嘴角接取壓、長徑噴嘴D和D/2取壓）、文丘里管測量原理：在充滿流體的管道內固定放置一個流通面積小于管道截面積的節(jié)流件，則管內流束在通過該節(jié)流件時就會造成局部收縮，在收縮處，流速增加，靜壓力降低，因此，在節(jié)流件前后將會產(chǎn)生與流量成一定函數(shù)關系的靜壓力差，這種現(xiàn)象即為節(jié)流效應。標準節(jié)流裝置是基于節(jié)流效應工作的，即在標準節(jié)流裝置、管道安裝條件、流體參數(shù)一定的情況下，節(jié)流件前后的靜壓力差Δp(簡稱差壓)與流量qv之間具有確定的函數(shù)關系。因此，可以通過測量節(jié)流件前后的差壓來測量流量。繪圖說明流體流經(jīng)孔板時的壓力和流速變化情況:公式推導：在226頁，太長自己找流束收縮系數(shù)：它表示流束的最小收縮面積和節(jié)流件開孔面積之比取壓系數(shù):為了用固定的取壓點的靜壓力代替實際壓力而引入的一個取壓修正系數(shù)流出系數(shù):標準節(jié)流裝置的流出系數(shù)c是通過實驗測得流量與相對應的壓差?p，然后用相關公式計算得到壓力損失:流體流經(jīng)節(jié)流件時，由于渦流，撞擊及摩擦等原因而造成的壓力損失管道條件：(1)安裝節(jié)流件用的管道應該是直的，并且是圓形管道。

(2)管道內壁可以是光滑，也可以是粗糙的，但一定要需要潔凈，不應混有雜質。(3)節(jié)流件前后要有足夠長的直管道長度。但是，在工業(yè)管道上常常會有拐彎、分叉、匯合、閘門等局部阻力件出現(xiàn)，原來平穩(wěn)的流束流過這些阻力件時會受到嚴重的擾亂，而后流經(jīng)相當長的管段才會恢復平穩(wěn)。因此，要根據(jù)局部阻力的不同情況，在節(jié)流件前后設置不同長度的直管段。流體條件：(1)只適用于圓管中單相均質的牛頓流體，對于具有高分散度的膠體溶液，如牛奶也近似處理為單相流體。(2)流體必須充滿圓形管道，且其密度和粘度已知。(3)不適用于脈動流的測量。流量應該恒定或只隨時間作微小和緩慢的變化。(4)流體在流經(jīng)節(jié)流件前，應符合無旋渦且流動充分發(fā)展的要求，.其流束必須與管道軸線平行。(5)流體在流經(jīng)節(jié)流裝置時不發(fā)生相變。為何有此規(guī)定：流經(jīng)節(jié)流裝置的流量與差壓的關系，是在特定的流體與流動條件下，以及在節(jié)流件上游側1D處已形成典型的紊流流速分布并且無旋渦的條件下通過實驗獲得的。任何一個因素的改變都將影響流量與差壓的確定函數(shù)關系，因此標準節(jié)流裝置對流體條件、流動條件、管道條件和安裝要求等都做了明確的規(guī)定。浮子流量計的工作原理是什么，何時需要示值換算，為什么？各種計算題。浮子流量計主要由一個向上擴張的錐形管和一個置于錐形管中可以上下自由移動、密度比被測流體稍大的浮子組成。浮子在錐形管中形成一個環(huán)形流通截面，它比浮子上、下面處的錐形管流通面積小，對流過的流體產(chǎn)生節(jié)流作用。流量計兩端用法蘭連接或螺紋連接的方式垂直地安裝在測量管路上。當被測流體自下而上流經(jīng)錐形管時，由于節(jié)流作用，在浮子上、下面處產(chǎn)生差壓，進而形成作用于浮子的上升力，使浮子向上運動。此外，作用在浮子上的力還有重力、流體對浮子的浮力、流體流動時對浮子的勃性摩擦力。當上述這些力相互平衡時浮子就停留在一定的位置。如果流量增加，環(huán)形流通截面中的平均流速加大，浮子上下面的靜壓差增加，浮子向上升起。此時，浮子與錐形管之間的環(huán)形流通面積增大、流速降低，靜壓差減小，浮子重新平衡，其平衡位置的高度就代表被測介質的流量。當標定流體與實測流體不同時要換算，比如1.非水液體流量的刻度換算2.非空氣氣體流量的刻度換算比較節(jié)流式差壓流量計、浮子流量計和靶式流量計在各方面的相同點和不同點，請從原理、結構、特點和安裝等方面給予解答。1.特點：（1）結構都比較簡單；（2）節(jié)流式壓力損失較大。而浮子和靶式壓力損失較小；（3）節(jié)流式無需標定，浮子和靶式都需要標定；（4）節(jié)流式無需刻度換算，浮子和靶式需要刻度換算；2.安裝：（1）節(jié)流式和靶式流量計前后都要求有一定長度的直管段，而浮子對上游直管段的要求較低，但為保證流量系數(shù)恒定，進口應保證有5倍以上管道直徑的直管段；（2）節(jié)流式安裝時節(jié)流元件的開孔應與管道同心，靶式必須保證靶的中心與管道同心；（3）浮子與靶式安裝在垂直管道上時，流體流動方向均為自下而上；3.結構：（1）節(jié)流式和浮子均對流體有節(jié)流作用，靶式流體沖擊在靶上產(chǎn)生力，也類似“節(jié)流”；（2）浮子需要一個向上擴張的錐形管，節(jié)流式和靶式安裝在同徑直管道上；4.原理：（1）節(jié)流式節(jié)流件的位置不變，兩側壓差在變，浮子的兩側壓差不變，浮子位置在變；（2）節(jié)流式流量公式是流量與壓差的關系，浮子是流量與浮子高度的關系，靶式是流量與靶上作用力的關系；其他差壓式流量計有哪幾種，皮托管如何選擇測量位置。1）其他差壓式流量計有：皮托管、均速管流量計、彎管流量計等；2）如何選擇測量位置：如圖是一般皮托管的結構，為了能看清楚把兩端放大。圖中可以看到皮托管外形是一個直角彎折的金屬管，與管軸平行安置的直角邊是測頭，其頂端有一個總壓孔，在其側壁有若干個靜壓孔。總壓孔與靜壓孔不相通，分別用導壓管引出，從靜壓孔至總壓孔稱為鼻端。直角的另一邊稱為支桿，引出總壓孔和靜壓孔的接頭以便與微壓計相連。其上有定向桿，指示鼻端方向。測量總壓力的管子叫做皮托管；測量靜壓力的管子叫靜壓管。實際上常用的形狀都是皮托管和靜壓管的組合，而且多數(shù)使用實驗系數(shù)近似為1的形狀。皮托管選擇測量位置的注意事項：a. 皮托管測量頭的軸線與管壁的距離不得小于測頭直徑。b. 皮托管的位置應測準到兩個允差中的較小者：±0.005x，其中x是平行于皮托管定位方向的管道尺寸；±0.005y，其中y是皮托管到最近管壁的距離。c. 矩形橫截面測量點的最小數(shù)目為25，測點位置應根據(jù)平行于各管壁的五條直線的交叉點來確定，若采用算數(shù)法計算軸向平均速度測點分布應按有關規(guī)定執(zhí)行。d. 圓形橫截面的各測點應被設置在同心圓上，在橫截面上至少為兩個相互正交的直徑上，每個半徑上至少三點，因而在一個截面中至少有12個測點。e. 定期檢驗、標定皮托管。渦輪流量計的工作原理和特點是什么；渦輪變送器各組成部分名稱及作用，如何消除軸向壓力的影響？為何存在始動流量值。1、工作原理：渦輪流量計基于流體動量守恒的原理工作。被測流體經(jīng)導直后沿平行于管道軸線的方向以平均速度v沖擊葉片。在克服一定的阻力矩的前提下，推動渦輪轉動。在一定流量范圍內，對一定的流體黏度，渦輪的轉速與流體的平均流速成正比。通過磁電轉換裝置將渦輪轉速變成電脈沖信號，經(jīng)放大后送給顯示記錄儀表，即可以推導出被測流體的瞬時流量和累積流量。2、特點：A.優(yōu)點：（1）準確度高，準確度可達到0.5級以上，在小范圍內可高達0.1級；復現(xiàn)性和穩(wěn)定性也很好。（2）靈敏性好，對流量變化反應迅速，可測脈動流量，可進行瞬時指示和累積計算。（3）線性好、測量范圍寬，量程比可達（10~20）:1，有的大口徑甚至可達40:1。（4）耐高壓，承受的工作壓力可達16MPa。（5）體積小，且壓力損失也很小，壓力損失在最大流量時小于25KPa。（6）輸出脈沖信號抗干擾能力強。B.缺點：（1）制造困難，成本高。（2）被測介質的物性參數(shù)對流量系數(shù)影響較大。（3）由于渦輪高速轉動，軸承易損，降低了長期運行的穩(wěn)定性，影響使用壽命。（4）對被測流體清潔度要求較高，使用溫度范圍小。（5）受流場分布影響較大，所需上下游直管段較長。（6）不能長期保持校準特性，需定期校驗。3、組成部分及作用：導流器：a.用以導直和整流被測流體，以免因流體的漩渦而改變作用角。b.用來安裝軸承，支承渦輪。軸和軸承：組成一對運動副，支撐和保證渦輪自由旋轉。殼體：起承受被測流體的壓力、固定安裝檢測部件和連接管道的作用。信號轉換器：將渦輪的機械轉動信號轉換為電脈沖信號并輸出。4、如何消除和減小軸向壓力：a.反推力方法：實現(xiàn)軸向推力自動補償。根據(jù)流體機械能守恒方程（伯努利方程），流速越大，壓強越小，所以將軸設計成漸變的，使流體產(chǎn)生與流速相反的軸向力。b.中心軸打孔：在軸上打孔，使一部分流體直接通過，減少對渦輪的軸向分力。5、為何存在始動流量值？只有流量大于某個最小值時才能克服軸和軸承及葉片和殼體等的靜摩擦力矩，推動渦輪轉動。這個最小值就是始動流量值。電磁流量計具有哪些優(yōu)缺點；為獲得均勻且穩(wěn)定的磁場和減小各種干擾，分別采取了哪些措施；在安裝和使用時需要注意什么？優(yōu)缺點p276優(yōu)點：1)壓力損失非常小。2）適用于測量各種特殊液體的流量。3）標定簡單。4）測量范圍寬。5）無機械慣性，反應靈敏。6）工業(yè)用電磁流量計的口徑范圍極寬。2-2400mm7）測量準確度可達0.5級；且輸出與流量成線性關系。8）對直管段要求不高，使用較方便。缺點：只能測量具有一定電導率的液體，一般要求電導率在5×10-4s/m以上。不能測量氣體、蒸汽、含有大量氣體的液體、石油制品或有機溶劑等介質。2）被測介質的磁導率應接近1，這樣流體磁性的影響才可以忽略不計，故不能測量鐵磁介質，如含鐵的礦漿流量。3）不能用于測量高溫介質，一般工作溫度不超過200度；如未經(jīng)特殊處理，也不能用于低溫介質的測量。4）易受外界電磁干擾的影響。5）流量測量下限有限度，一般為0.5m/s。6）結構比較復雜，成本較高。7）由于電極裝在管道上，工作壓力受到限制，一般不超過4Mpa.為獲得均勻且穩(wěn)定的磁場，集中繞組型在線圈外面加一層0.3-0.4mm厚的硅鋼片制成的磁軛，并在勵磁繞組之間加一對極靴。分段繞制型馬鞍型勵磁線圈按余弦分布規(guī)律繞制，靠近電極部分的線圈繞的密一些，遠離電極部分的線圈繞得稀一些，以得到均勻磁場，線圈外加一層磁軛，但無需極靴。為了減小正交干擾，采用低頻方波勵磁或加干擾調整機構。減少同相干擾，由于產(chǎn)生原因比較復雜，抑制的方法也比較多：1.傳感器方面，將電極和勵磁線圈在幾何形狀上做得結構均勻對稱，在尺寸以及性能參數(shù)方面盡量匹配，并分別嚴格屏蔽，以減少電極與勵磁線圈之間的分布電容影響。2.轉換器方面，通常是轉換器的前置放大級采用差分放大電路，以利用差分放大器的高共模抑制比，使進入轉換器輸入端的同相干擾信號得不到放大而被抑制。3.在轉換器的前置放大級中增加恒流源電路，能更好的抑制同相干擾。4.單獨良好的接地也十分重要，減小接地電阻可以減小由于管道雜散電流產(chǎn)生的同相干擾電勢。在安裝和使用時需要注意：1.安裝場所，測混合相流體時不會引起相分離，不會出現(xiàn)負壓，無強電場，周圍無強腐蝕性氣體，環(huán)境溫度-25-60，避免陽光直射，無振動或振動小，相對濕度在10%-90%，不被雨淋或水浸沒的場所。2.一定的直管段長度，3.水平安裝時電極軸必須水平放置，不能將流量計安裝在最高點以免氣體積存。垂直安裝時應使流體自下而上流過電磁流量計。安裝處應具備一定背壓。為防止電磁流量計產(chǎn)生負壓，應安裝在泵的后面。4，正確接地。5.安裝旁路管。6確保滿管流。7，處理渦流。8.信號線鋪設時要單獨穿入接地鋼管。一定要用屏蔽線。7.被測液體流動方向應為變送器規(guī)定方向。渦街流量的工作原理和特點是什么，并列舉漩渦頻率的檢測方法。工作原理：在管道中垂直于流體流向放置一個非線性柱體（漩渦發(fā)生體），當流體流量增加到一定程度后，流體在漩渦發(fā)生體兩側交替產(chǎn)生兩列規(guī)則排列的漩渦，兩列漩渦旋轉方向相反，且從發(fā)生體上分離出來，平行但不對稱，這兩列漩渦被稱為卡門渦街，簡稱渦街。若兩列平行漩渦相距為h，同一列里先后出現(xiàn)的漩渦間隔距離為l，當h/l=0.281時，渦列穩(wěn)定，穩(wěn)定的單側漩渦產(chǎn)生的頻率f和漩渦發(fā)生體兩側的流體速度v1之間有如下關系：f=Srv1/d，f單側漩渦產(chǎn)生的頻率Sr斯特勞哈爾數(shù)，無量綱數(shù)V1漩渦發(fā)生體兩側的流通面積d漩渦發(fā)生體迎流面最大寬度由流體連續(xù)性知,,S1漩渦發(fā)生體兩側的流通面積S管道的橫截面積管道內流體的平均速度設流通面積比m=，得管道內平均流速，對于直徑為D的管道，其體積流量K渦街流量計的流量系數(shù)特點：渦街流量計的優(yōu)點：1.量程比寬，可達10:1，數(shù)字渦街可達30:12.準確度較高，液體可達0.5級，氣體可達1.0級。3.在一定雷諾數(shù)范圍內，測量幾乎不受流體的溫度、壓力、成分、粘度、密度以及組分的影響。流量計系數(shù)僅與發(fā)生體與管道的結構和尺寸有關，因此用水或空氣標定后的流量計無需校正即可用于其他介質的測量。4.輸出是與流速成正比的脈沖頻率信號，抗干擾能力強，易于進行流量計算和與數(shù)字儀表或計算機相連接。5.適用流體種類多，如液體、氣體、蒸汽、部分混相流體和含固體流體等。6.結構簡單，裝于管道內的旋渦發(fā)生體堅固耐用，可靠性高，易于維護。7.在管道內無可動部件，使用壽命長，壓損小，約為孔板流量計的四分之一。8.可根據(jù)被測介質和現(xiàn)場情況選擇相應的檢測方法，儀表適應性強。9.在中等程度雷諾數(shù)下，標定的系數(shù)對于邊緣的尖銳度或尺寸的變化不像孔板和靶式流量計那樣敏感。渦街流量計的缺點主要有：1.由于在低雷諾數(shù),Sr不為常數(shù)，所以渦街流量計不適用于測量低流速小口徑或高粘度的流體。2.流量系數(shù)低，相同流量下，渦街流量計的輸出頻率要比渦輪流量計的低。儀表口徑越大，頻率越低，因此一般儀表口徑不超過300mm。3.除熱敏和超聲式外，其他渦街流量計的抗振動能力差。4.流速分布和脈動旋轉情況影響漩渦分離的穩(wěn)定性，進而影響測量準確度。5.不適用于測量脈動流。漩渦頻率的檢測方法：1.受力檢測類電磁檢測法：在旋渦發(fā)生體后放置一個信號電極，信號電極處于恒定磁場中，振動的漩渦序列使信號電極振動，切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，感應電動勢的變化頻率就等于漩渦頻率。應力檢測法：在漩渦發(fā)生體外部埋置壓電晶體，利用壓電晶體對應力的敏感特性，檢測所受到的交變應力來反應漩渦分離頻率。電容檢測法：在三角柱兩側安裝內充硅油的彈性金屬膜片，兩膜片與柱體構成差動電容極板，漩渦壓力使差動電容發(fā)生變化，通過測量電容，即可測量漩渦壓力。2.流速檢測類熱敏檢測法：兩只熱敏電阻對稱的嵌入梯形漩渦發(fā)生體迎流面中間，兩只熱敏電阻與另外兩只電阻構成電橋，電橋以恒定電流使熱敏電阻溫度升高。旋渦發(fā)生體兩側未產(chǎn)生漩渦時，兩只熱敏電阻溫度一致，阻值相等，電橋無電壓輸出。有漩渦產(chǎn)生時，產(chǎn)生漩渦的一側流速降低，熱敏電阻溫度升高，阻值減小，電橋產(chǎn)生電壓輸出。電橋會輸出一個與漩渦頻率相等的交變電壓信號。超聲波檢測法：發(fā)射電路產(chǎn)生的等幅振蕩信號加到發(fā)射換能器上，激勵其中的壓電晶片產(chǎn)生連續(xù)等幅超聲波，發(fā)射到流體中。流體的漩渦使超聲波發(fā)生反射和折射，引起偏轉，接收換能器收到的輸出能減小，輸出的信號幅值也減小，漩渦通過后，接收換能器的輸出又恢復原先的幅值。故漩渦的頻率就是超聲波信號被調制的頻率。常用超聲波流量計有哪幾種，分別利用了超聲波的什么特性；為消除聲速變化對測量的影響，分別采取了哪些措施；比較插入式和夾裝式的優(yōu)缺點；推導多普勒法超聲流量計的流量方程式，并指出與時差法超聲波流量計相比有哪些特點。（1）常用的超聲波流量計有速度差法超聲波流量計（包括時差法流量計、頻差法流量計、相位差法流量計）、多普勒超聲波流量計；（2）速度差法超聲波流量計是利用超聲波在流動流體中，順流傳播的時間與逆流傳播的時間之差與被測流體的流速有關這一特性；多普勒超聲波流量計利用超聲波在流動介質的傳播過程中發(fā)生散射這一特性；（3）測量過程中聲速的變化主要是溫度的波動引起的，主要涉及的有時差法流量計和多普勒法超聲波流量計。時差法：通過近似運算得到C=2L/(t_1+t_2)或C^2=L^2/(t_1t_2)，從而將流量式中的聲速C替換掉，已消除聲速變化的影響；多普勒超聲波流量計：使用聲楔材料，超聲波從聲楔到流體，由于傳播介質的不同，聲波發(fā)生折射，根據(jù)折射定律有c_1/sinβ=c/cosθ(c1為聲楔中的聲速，β為入射角)，從而將流量計算式中的聲速用聲楔中的聲速進行替換，而聲楔中的聲速隨溫度的波動變化較小，所以可一定程度上消除聲速變化對測量所造成的影響；（4）見P295頁插入式和夾裝式的比較（5）見P302-P303多普勒流量計基本流量方程式的推導；和時差法流量計相比，多普勒流量計有以下特點：a、可以測量含固體顆粒或者氣泡的流體b、受流體對超聲波散射性能的影響較大，準確度較低c、相對于流速變化的靈敏度非常大繪圖說明橢圓齒輪流量計的結構和動作過程，并簡述其測量原理。結構如圖所示，其測量部分是由殼體和兩個相互嚙合的橢圓形齒輪，計量室是指齒輪與殼體之間形成的半月形空間。流體在儀表的入口處壓力為P1，在出口的壓力為P2，P1>P2。當兩個橢圓齒輪處于a位置時，在P1,P2作用下所產(chǎn)生的合力矩推動推動輪A逆時針方向轉動，并將輪A下部計量室的流體排至出口，與此同時帶動B輪做順時針方向轉動，并將流體充入輪B上部的計量室內。這時輪A處于水平位置，為主動輪，輪B處于垂直位置，為從動輪。在圖b位置時，AB均為主動輪，圖c位置時，B為主動輪，A為從動輪，在P1、P2作用下B做順時針轉動，并把上部計量室內的流體排至出口，與此同時帶動輪A向逆時針方向轉動，并將流體充入下部計量室。輪AB交替為主動輪或均為主動輪，保證兩個橢圓不斷地旋轉，以致把流體連續(xù)的排至出口。流體流過儀表時，因克服阻力而在儀表的入出口形成壓力差，在此壓差的作用下推動橢圓齒輪旋轉，不斷地將充滿半月形計量室中的流體排出，由齒輪的轉數(shù)即可表示流體的體積流量。橢圓齒輪每循環(huán)一次，即轉動一周，就排出四個半月形單元體積的流體。因而齒輪的轉數(shù)就可以求出排出流體的總量，即待測流體的累積流量為：N橢圓齒輪的轉速，1/s。半月形計量室的容積為半月形計量室的容積。a,b橢圓齒輪的長短軸半徑R計量室的半徑橢圓齒輪的厚度推導U形管科里奧利質量流量計的流量公式，并指出：兩個位置檢測器位于何處，作用是什么？當流體流速為零時，U形管做何運動？儀表的特點有哪些？公式推導：當U形管工作在振動的由下至上的半個周期時，從入口到進入彎曲點的流體受到的科里奧利加速度方向向上。由于科里奧利力F1的方向與的方向相反，故流體對U形管的作用力向下。同理，對于從彎曲點流向出口的流體，將對U形管產(chǎn)生向上的科里奧利力F2。這樣在流入側和流出側，流體所產(chǎn)生的兩個作用力的方向是相反的。在這兩個作用力的作用下，將使U形管發(fā)生扭曲，U形管所受扭轉力矩M為，U形管各壁到測量管中心線的垂直距離，m因結構完全對稱，故有F1=F2=FC=,,則扭轉力矩M為m被測流體質量，kg又因質量流量，流速，t為時間，L為U形管的單側管長度，則上式可以寫成，設U形管的彈性模量為,扭轉角為θ，由U形測量管的剛性作用所形成的反作用力矩為,平衡時T=M，可得在振動行程的中間位置設置一對電磁位置檢測器。作用是將扭轉角θ的大小以時間的形式檢測出來。當流體流速為零時，流體不流動，U形測量管只做簡單的上下振動，此時管端的扭曲角θ為零，入口端和出口端同時越過中心位置。儀表的特點：優(yōu)點：準確度高，一般為0.25級，最高達0.1級?？蓪崿F(xiàn)直接的質量流量測量，與被測流體的溫度、壓力、粘度和組分等無關。不受管內流動狀態(tài)的影響，無論是層流還是湍流都不影響測量準確度，對上游側的流速分布不敏感，無前后直管段要求。無阻礙流體流動的部件，無直接接觸和活動部件，免維護量程比寬，可達100:1可進行各種液體（包括含氣泡的液體、深冷液體）和高粘度（1pas以上）、非牛頓流體的測量。動態(tài)特性好缺點：1.由于測量密度較低的流體介質，靈敏度較低，所以不能用于測量低壓、低密度的氣體、含氣量超過某一值的液體和氣液二相流。2.對于外界振動干擾較為敏感，對流量計的安裝固定有較高要求3.適合DN150-DN200mm以下的中小管直徑的流量測量，大管徑的使用還受到一定限制。4.壓力損失較大，大致與容積式流量計相當5.被測介質的溫度不能太高，一般不超過205℃6.大部分型號的CMF有較大的體積和重量7.測量管內壁磨損、腐蝕或沉積結垢會影響測量準確度，尤其對薄壁測量管的CMF更為顯著。8.價格昂貴，約為同口徑流量計的2-5倍或更高9.零點穩(wěn)定性較差，使用時存在零點漂移問題熱式質量流量計的原理是什么，內熱式和外熱式各有何特點？1、常用原理：利用流體吸收熱量或放出熱量與該流體的質量成正比的原理來設計實現(xiàn)。2、特點：a.內熱式：具有良好的動態(tài)特性，測量靈敏，但是電加熱絲和感溫元件都直接與被測氣體接觸，易被氣體臟污腐蝕，影響儀表的靈敏度和使用壽命。b.外熱式：在測量小流量流體方面有優(yōu)勢，但只適用于小管徑的流量測量，其最大的缺點就是熱慣性大，響應速度慢。物位測量存在主要問題有哪些？共有問題：(1) 測量存在盲區(qū)。無法探測到的區(qū)域稱為盲區(qū)。(2) 可靠性要求。安全防爆問題。液位測量存在的主要問題(1) 液面不平。流動性好的液體，液面是水平的。當物料流進流出時，會有波浪；在生產(chǎn)過程中被測液體可能出現(xiàn)沸騰或起泡現(xiàn)象；被測介質表面有懸浮物。(2) 物性參數(shù)不均勻且變化(3) 特殊情況。測量時常會有高溫高壓、液體黏度很大、內部含有大量雜質懸浮物和被測介質發(fā)生反應等情況，對測量造成不利影響。料位測量存在的主要問題(1) 料面不平。為了使所測料位能代