文档介绍：第八章流量测量
第一节流量及其测量仪表概述
一、流体与流量
流体:是指具有流动性能的物质,一般可以认为是气体和液体的总称。包括单相气体、液体、气液混合流体、气固两相的混合流体等。
流量:指单位时间内通过某有效流通截面的流体数量,称瞬时流量。
它可用质量单位表示,也可用体积单位表示,分别称为质量流量qm(kg/s)和体积流量qv(m3/s)。质量流量与体积流量之间的换算关系为
式中,为流体密度(kg/m3)。
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二、流量计的类型
测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。流量计归纳为以下述三大类型。
1. 容积型流量计
原理:容积型流量计测量流量的基本依据是单位时间内被测流体充满(或排出)某一定容容器的次数,即
qv=nV
式中,V为空容容器的容积;n为单位时间内被测流体充满(或排出)定容容器的次数。
特点:容积型流量计的工作原理比较简单,适合于测量高粘度、低雷诺数的流体。其特点是流动状态对测量结果的影响较小,精确度较高,但不宜用于高温、高压和脏污介质的流量测量。
分类:椭圆齿轮流量计、腰轮(罗茨)流量计、刮板式流量计、伺服式容积流量计、皮膜式流量计和转筒流量计等。
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2. 速度流量计
原理:速度型流量计以流体一元流动的连续方程为理论依据,即当流通截面确定时,流体的体积流量与截面上的平均流速成正比。因此,通过测量流通截面上的流体流速或与流速有关的各种物理量,就可以计算出流量。
特点:具有良好的使用性能,可用于高温、高压流体测量,且精确度较高。但是,由于它们以平均流速为测量依据,因此测量结果受流动条件(如雷诺数、涡流以及截面上流速的分布等)的影响很大,这给精确测量带来困难。
分类:差压式流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计和超声波流量计等,其中差压式流量计应用最广。
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3. 质量型流量计
这类流量计以测量与流体质量有关的物理效应为基础,分为直接式、推导式和温度压力补偿式三种。
直接式质量流量计利用与质量流量直接有关的原理(如惯性系中的牛顿第二定律)进行测量,目前常用的有量热式质量流量计、角动量式质量流量计、振动陀螺式质量流量计、马格努斯(Magnus)效应式质量流量计和科里奥利(Coriolis)力式质量流量计等。
推导式质量流量计是同时测取流体的密度和体积流量,通过运算而推导出质量流量的。一般,它由速度型流量计和密度计组合而成。
温度压力补偿式质量流量计可看成是一种推导式质量流量计,只是它不配用密度计,而是利用温度、压力与密度之间的关系,将温度、压力的测量值转换为密度,再与体积流量进行运算而得到质量流量。由于连续测量温度、压力比连续测量密度容易,因此,目前工业上所用的推导式质量流量计大多属于温度压力补偿式。
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三、流量计的选用原则
(1)根据被测介质的性质选择各种流量计对被测介质的适应性不同。因此,在选择流量计时必须首先明确被测流体的物态及其特性。
测量水蒸气可选用差压式流量计或金属转子流量计;
测量各种洁净液体时,可选用差压式流量计、转子流量计、腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、靶式流量计和电磁流量计;
测量各种洁净气体时,可选用差压式流量计、转子流量计、腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、靶式流量计和漩涡流量计;
测量浆液时,可选用靶式流量计和电磁流量计;测量粘性液体时,可选用腰轮流量计、椭圆齿轮流量计、椭圆齿轮流量计和旋转活塞流量计;测量腐蚀性介质时,可选用转子流量计;
测量脏污的液体或气体时,可选用电磁流量计和靶式流量计。
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