热工测试技术08流量2

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1、1第八章流量测量第一节概述第二节节流式流量计第三节涡轮式流量计第四节光纤流量计第五节超声波流量计第六节质量流量计第三节涡轮流量计一、工作原理为速度型流量计。高导磁涡轮周期性通过永久磁铁4，线圈3中产生交变的感应电动势。涡轮叶片通过永久磁铁的频率f与涡轮转速n成正比：f=z.n。z为涡轮的叶片数目。涡轮流量计涡轮叶片输出电脉冲频率与被测体积流量qv关系为K为流量计的仪表常数。二、涡轮流量计的基本特性1.线性特性仪表常数K在流量测量范围内的变化特性反映了涡轮流量计的线性特性，用K－qv曲线表示。与变送器的结构以及被测流体的性质等有关，由实验标定确定；主要

2、包括线性特性和压力损失特性。高峰部分限制了可测流量范围的下限，故应尽量减轻叶轮质量，减少涡轮转动部分的摩擦阻力矩，使得K-qv曲线高峰的位置前移、峰谷压平。2.压力损失特性流量越大，压力损失δp越大；流体的粘度越大，产生的粘滞阻力矩越大，压力损失也就越大。压力损失还与流量计的结构尺寸和工艺水平有关。三、影响涡轮流量计测量结果的主要因素仪表常数K（流体物性参数&涡轮变换器结构特征尺寸的函数）是在特定的状态下、采用特定的介质标定的。1.流体粘度的影响流体粘度增大，流量计线性测量范围缩小。因液体涡轮流量计常用常温水标定的。当测量粘度为1x10－6m2/s左

3、右的轻质油和其他液体介质时，不必再作单独标定；当测量粘度大于1x10－6m2/s时而小于15x10－6m2/s的液体时，测量精度符合工业测量的要求。当被测液体的粘度大于15x10－6m2/s时，须重新标定。2.流体密度的影响推动涡轮转动的力矩与流体的密度成正比。Δp为工作压力与标定压力之差；μ为变送器壳体材料泊松比；R为变送器的公称半径；E为涡轮变送器壳体材料拉伸弹性模量；A为涡轮变送器叶轮的截面积；h为涡轮变送器壳体厚度。3.流体压力和温度的影响流体的压力和温度有较大偏离时，变送器结构尺寸及流体体积发生变化。压力变化引起结构尺寸变化的修正系数为温度

4、变化引起变送器结构尺寸变化的修正系数α1、α2为涡轮变送器壳体和叶轮材料的线膨胀系数；Δt为涡轮变送器工作温度与标定温度之差。压力变化引起流体体积变化的修正系数为p0、p为标定压力和工作压力；Z0，Z为标定温度和工作温度下的压缩系数。温度变化引起流体体积变化的修正系数为压力和温度同时变化时，综合修正公式为qv＇、qm＇为修正后的体积流量和质量流量；qv为未经修正的流量计读数；ρ为被测流体在标定状态下的密度。4.流动状态的影响进口处流速的突变和流体的旋转可使测量误差加大。故需要改善流动状态。需在涡轮变送器上安装导流器，同时在其前后均有一定长度的直管段，

5、上游的直管段长度20D，下游为5D。第四节光纤流量计一、光纤差压式流量计节流式流量计，利用光纤检测差压Δp。二、光纤膜片式流量计流量越大，膜片1向内挠曲变形越大，测量膜片的位移量确定被测流量。膜片采用钢或铜等材料，厚度0.05～0.2mm；为增加反射光强度，膜片内侧镀铬或银。三、光纤卡门(Karman)涡街流量计流体中垂直插入对称的非流线型柱状物体，若流体ReD>5×103，则漩涡发生体下游产生两列相互交替的内旋漩涡，且与流体同速，形成一条街道形状(卡门涡街)。v’为漩涡发生体两侧流体的流速；d为漩涡发生体迎流面的最大宽度；Sr为斯特劳哈尔数。若游涡

6、之间的距离为l，两涡街之间的距离为h,当h/l=0.281时，涡街是稳定的。漩涡的频率f为根据流动连续性原理Av＝A＇v＇（8-30)A、v为管道截面积和平均流速；A＇为漩涡体两侧流通面积。设m＝A＇/A，由式(8-29)和式(8-30)可得则体积流量为通过测量漩涡频率f得到流量。测量漩涡频率方法流体振荡感测：超声波涡街流量计压力变化感测：光纤卡门涡街流量计光纤卡门涡街流量计：漩涡左右交替的出来时，两边压力差的正负随之交替变化，并由Y形光纤传感器感受，并输出相应的光脉冲信号(频率等于漩涡频率)。三角柱旋涡发生体旋涡发生体和检测方式一览卡门涡街式流量计

7、涡街流量计对上、下游直管段长度的要求混相流体的安装