[理学]热工测量与自动检

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1、第六章流量测量流量是流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量。质量流量：是单位时间内通过的流体质量，用M表示，单位为kg/s。重量流量：是单位时间内通过的流体重量，用W表示，单位为N/s。体积流量：是单位时间内通过的流体体积，用Q表示，单位为m3/s。用体积流量表示时，一定要知道流体的压力和温度参数时，才完全确定。这三种方法中，质量流量是表示流量的最好方法。它们三者之间可以互相换算。质量流量和体积流量有下列关系：M=ρQ质量流量和重量流量之间关系为：W=Mg流量有瞬时流量和累积流量之分。所谓瞬时流量，是指在单位时间内流过管道或明渠某一截面的流体的量。所谓累

2、积流量，是指在某一时间间隔内流体通过的总量。该总量可以用在该段时间间隔内的瞬时流量对时间的积分而得到，所以也叫积分流量。累积流量除以流体流过的时间间隔，即为平均流量。工业上常用的流量计，按其测量原理分为以下四类：1．差压式流量计：主要利用管内流体通过节流装置时，其流量与节流装置前后的压差有一定的关系。属于这类流量计的有标准节流装置等。2．速度式流量计：主要利用管内流体的速度来推动叶轮旋转，叶轮的转速和流体的流速成正比。属于这类流量计的有叶轮式水表和涡轮式流量计等。3．容积式流量计：主要利用流体连续通过一定容积之后进行流量累积的原理。属于这类流量计的有椭圆齿轮流量

3、计和腰轮流量计。4．其它类型流量计：如基于电磁感应原理的电磁流量计、涡街流量计等。第一节孔板式流量计一、孔板式流量计工作原理孔板式流量计又称节流式流量计,它是利用流体流经节流装置时产生压力差的原理来实现流量测量的。目前工业中测量气体、液体和蒸汽流量最常用仪表。差压式流量计主要由节流装置、差压计、显示仪、信号管路四部分组成。节流装置主要有：标准孔板、喷嘴、文丘利管(a)孔板(b)喷嘴(c)文丘利管节流装置工作原理图二、流量方程：根据伯努利方程和流体流动的连续性方程有：不可压缩流体的体积流量基本方程为：不可压缩流体的质量流量基本方程为：可压缩流体的流量基本方程为：标

4、准孔板的原始流量系数与雷诺数的关系流量系数与节流装置的形式、取压方式、雷诺数Re、节流装置开口截面比和管道内壁粗糙度等有关。标准孔板是用不锈钢或其它金属材料制造的薄板，它具有圆形开孔并与管道同心，其直角入口边缘非常锐利，且相对于开孔轴线是旋转对称的。标准孔板的形状如图所示．三、标准节流装置：标准喷嘴，它是一个以管道喉部开孔轴线为中心线的旋转对称体，由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分及与之相接的圆筒形喉部所组成．其结构如图所示标准喷嘴标准节流装置的使用条件：(1)被测介质应充满全部管道截面并连续流动；(2)管道内流束流动状态稳定；(3)在节流装置前后要有足够长的直管

5、段，为二倍管道直径；管道内表面不能有凸出物和明显的粗糙不平现象；(4)各种标准节流装置的使用管径D的最小值规定如下：孔板：0.05≤m≤0.70时，D≥50mm喷嘴：0.05≤m≤0.65时，D≥50mm四、取压方式：对各种节流装置取压方式均不相同，即取压孔在节流装置前后的位置不同，即使在同一位置上，为了达到压力均衡，也采用不同的取压方式。对标准节流装置，每种节流元件的取压方式有明确规定。孔板常采用的妈压方式有五种：角接取压法、理论取压法、径距取压法、法兰取压法和管接取压法。法兰取压示意图(一)法兰取压法不论管道直径大小，上下游取压中心均位于距离孔板两侧相应端2

6、5.4mm处。(二)角接取压法：上下游的取压管位于孔板前后端面处。通常用环室取压或夹紧环取压。环室取压是在紧贴孔板的上、下游形成两个环室，通过取压管测量两个环室的压力差。环室取压均匀，测量误差小，对直管段长度要求较短，多用于管道直径小于400mm处。夹紧环取压是在紧靠孔板上、下游两侧钻孔，直接取出管道压力进行测量。夹紧环取压多用于管道直径大于200mm处。国家标准中规定的两种取压装置，即角接取压装置和法兰取压装置。其中角接取压适用于孔板和喷嘴，而法兰取压仅用于孔板。环室和夹紧环结构五、标准节流装置的安装要求第二节电磁流量计一、电磁流量计工作原理电磁流量计是根据法

7、拉第电磁感应定律研制出的一种测量导电液体体积流量的仪表。测量精度不受被测液体的黏度、密度及温度的影响，且测量管道中没有任何阻碍液体流动部件，所以几乎没有压力损失。可以测量各种腐蚀性介质：酸、碱、盐溶液以及带有悬浮颗粒的浆液。此流量计无机械惯性，反应灵敏，可以测量脉冲流量，而且线性较好，可以直接进行等分刻度。但电磁流量计，由于只能测量导电液体，因此对于气体、蒸气以及含大量气泡的液体，或者电导率很低的液体不能测量。由于测量管内衬材料一般不宜在高温下工作，所以目前一般的电磁流量计还不能用于测量高温介质。如图所示，设在均匀磁场中，垂直于磁场方向有一个直径为D的管道。管道

8、由不导磁材料制成，当导电