流量测量基础及仪表ppt课件.ppt

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1、第二章流量测量基础及仪表2.1概述2.2流量的定义及表示方法2.3流量测量的理论基础2.1概述在工农业生产和科学研究实验中，流量测量是生产过程自动化检测和控制的重要环节。随着科学和技术的发展，人们对流量测量的各方面提出了越来越高的要求：不断提高测量准确度和可靠性以满足生产需要；测量对象遍及高黏度、低黏度以及强腐蚀，且从单相流扩展为双相流、多相流；测量条件有高温高压、低温低压；流动状态有层流、紊流和脉动流等。因此，目前已出现一百多种流量计，分别适用于不同的场合，限于篇幅，本书仅介绍常用的几种流量计。2.2流量的定义及表示方法流体在单位时间内通过管道某一截面的数量称为流体的瞬时流量，简称流量。

2、按计量流体数量方法的不同，流量可分为质量流量qm和体积流量qv。由于很难保证流体在流动过程中均匀流动，严格地说，只能认为在某一截面的某一微小单元面积dA上流动是均匀的，即有：式中dqv——通过截面某一微元面的流体体积流量，m3／s；dqm——通过截面某一微元面的流体质量流量，kg／s；V——流体的体积，m3；t——时间，s；ρ——流体的密度，kg／m3；v——流体的瞬时流速，m／s；dA——微小单元的面积，m2。(2—2)(2—1)通过整个截面的体积流量qv为(2—3)式中qv——通过整个截面的流体体积流量，m3／s；——整个截面上流体的平均流速，m／s；dA——管道截面的面积，m2。若流

3、体在整个截面上的密度是均匀的，则质量流量qm为(2—4)式中qm——流体的质量流量，kg／s。可见，在满足整个截面上密度是均匀的前提下，质量流量和体积流量有如下关系(2—5)因为流体的密度ρ随压力、温度的变化而变化，故在给出体积流量的同时，必须指明流体的状态。特别是对于气体，其密度随压力、温度变化显著，由体积流量换算质量流量时，应格外注意。在工程应用中，除了要测量瞬时流量外，往往还需要了解在某一段时间内流过流体的总量，即累积流量。累积流量是指一段时间[t1，t2]内，流过管道截面积流体的总和，等于在该时间段内瞬时流量对时间的积分：(2—6)(2—7)式中Qv——累积体积流量，m3；Qm——

4、累积质量流量，kg。在工业生产中，瞬时流量是涉及流体工艺流程中需要控制和调节的重要参量，用以保持均衡稳定的生产和保证产品质量。累积流量则是有关流体介质的贸易、分配、交接、供应等商业性活动中必知的参数之一，它是计价、结算、收费的基础。2.2.2流量计分类和主要参数流量是一个动态量，其测量过程与流体流动状态、流体的物理性质、流体的工作条件、流量计前后直管段的长度等有关。因此确定流量测量方法、选择流量仪表，都要综合考虑上述因素的影响，才能达到理想的测量要求。2.2.2.1流量计分类流体流动的动力学参数，如流速、动量等都直接与流量有关，因此这些参数造成的各种物理效应，均可作为流量测量的物理基础。目

5、前，已投入使用的流量计种类繁多，其测量原理、结构特性、适用范围以及使用方法等各不相同，所以其分类可以按不同原则划分，至今并未有统一的分类方法。A、按测量方法分流量测量仪表按测量方法一般可分为容积法、速度法(流速法)和质量流量法3种。a、容积法容积法是指用一个具有标准容积的容器连续不断地对被测流体进行度量，并以单位(或一段)时间内度量的标准容积数来计算流量的方法。这种测量方法受流动状态影响较小，因而适用于测量高黏度、低雷诺数的流体。但不宜于测量高温高压以及脏污介质的流量，其流量测量上限较小。典型仪表有椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板流量计等。b、速度法速度法是指根据管道截面上的平均流速来计算

6、流量的方法。与流速有关的各种物理现象都可用来度量流量。如果再测得被测流体的密度，便可得到质量流量。在速度法流量计中，节流式流量计历史悠久，技术最为成熟，是目前工业生产和科学实验中应用最广泛的一种流量计。此外属于速度法测量的流量计还有转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、超声波流量计等。由于这种方法是利用平均流速来计算流量的，所以受管路条件的影响很大，如雷诺数、涡流及截面速度分布不对称等都会给测量带来误差。但是这种测量方法有较宽的使用条件，可用于高温、高压流体的测量。有的仪器还可适用于测量脏污介质的流量。目前采用速度法进行流量测量的仪表在工业上应用较广。c、质量流量法无论是容积法，还是速度法，

7、都必须给出流体的密度才能得到质量流量。而流体的密度受流体状态参数(温度、压力)的影响，这就不可避免地给质量流量的测量带来误差。解决这个问题的一种方法是同时测量流体的体积流量和密度或根据测量得到的流体的压力、温度等状态参数对流体密度的变化进行补偿。但更理想的方法是直接测量流体的质量流量，这种方法的物理基础是测量与流体质量流量有关的物理量(如动量、动量矩等)，从而直接得到质量流量。这种方法与流体的成分和参数无关，具有明显的优