蒸汽和冷凝水系统手册-第4章流量计量

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1、第4章流量计量流体及流动型式章节4.14.1流体及流动型式蒸汽和冷凝水系统手册4.1.1343第4章流量计量流体及流动型式章节4.1简介“如果你能够测量并量化你所谈论的内容，那么你对它已有一定的了解。如果不能，你的知识仍然相当贫乏，且难以令人满意。”威廉汤姆森（开尔文勋爵）1824-1907许多工业和商业企业现在已认识到了以下工作的价值：能源成本计算；节能；监测和改进设备工艺。这些工作可以极大地提高能源效率。蒸汽并不是最易计量的流体。本章节的目的是让大家理解精确可靠计量蒸汽流量所需的基本条件。目前用来计量蒸汽的大部分流量计最初都是设计用来计量其它流体的，很少有专门为计量蒸汽而开发的流量计。流体

2、及流动的基本知识和参数为什么计量蒸汽?蒸汽流量计不能和其它节能设备和节能计划同样评估，蒸汽流量计是蒸汽管理的关键设备。它提供了蒸汽用量和成本的信息，这对整个设备或楼宇的有效运行非常关键。使用蒸汽流量计的好处包括：设备效率；能源效率；过程控制；成本核算。设备效率高品质的流量计能够在设备的整个工作范围内监测其蒸汽用量，即从零负荷到满负荷。通过分析设备蒸汽用量和产量的关系，可以确定设备的最佳工作点。流量计同样可以对设备的老化进行监测，这样可以在最佳时间对设备进行清洗和更换。流量计同样可以用作：记录蒸汽用量及其变化趋势；记录峰值负荷时间；确定工厂内主要用汽设备。这些可能会导致生产方式的改变以确保最经济

3、的蒸汽使用方法。同样，可以降低由于锅炉峰值负荷而引起的问题。能源效率蒸汽流量计可以用来监测节能计划的效果，并且可以在相关设备之间作比较。制程控制高品质蒸汽流量计的输出信号可以用来控制供应给工艺制程的蒸汽用量，并显示其温度和压力的正确性。同样，通过监测启动时的蒸汽流量，蒸汽流量计可以和控制阀相连，以达到缓慢暖管的目的。成本核算蒸汽流量计可以在总管或分支管道上计量蒸汽用量（进而计算蒸汽成本）。蒸汽可以作为生产工艺不同阶段的原料进行计算，这样就可以计量出每条生产线的真正成本。为了更好地理解流量计量，就需要深入了解一些流体力学的基本知识、被测流体的物理性质以及其在管道内的流动方式。流体物性每种流体都有

4、其独特的物理性质，包括：密度；4.1.2蒸汽和冷凝水系统手册344第4章流量计量流体及流动型式章节4.1动力粘度；运动粘度。密度密度在第2章“蒸汽工程和传热”中已作了介绍，但由于它的重要性，这里再强调一下。密度(ρ)是指单位体积(V)内物质的质量(m)(见公式2.1.2)。质量(m)kg1密度(ρ)==式2.1.2体积(V)m3比容(Vg)在蒸汽表里一般都提供蒸汽在不同压力和温度下的比容(Vg)，比容是指单位质量所占的体积：体积(V)比容(Vg)==m3/kg质量(m)从上面的定义可以看出密度(ρ)和比容(Vg)互为倒数：密度(ρ)==kg/m3比容(Vg)饱和水和饱和蒸汽的密度都随着温度的变

5、化而变化，如图4.1.1。1000)3900饱和水)(kg/mρ800密度(700050100150200250300温度(℃)注：饱和蒸汽的密度随温度上升而增加(它是一种可压缩性气体)，而饱和水的密度随温度上升而下降(液体会膨胀)。5040)330)(kg/mρ20饱和蒸汽密度(100050100150200250300温度(℃)图4.1.1饱和水(ρf)和饱和蒸汽(ρg)的密度(ρ)随温度的变化蒸汽和冷凝水系统手册4.1.3345第4章流量计量流体及流动型式章节4.1动力黏度动力黏度是流体抵制流动的固有特性。如果流体的动力黏度较高（如重油），那么其流动特性很差。同样，在管道中输送高黏度的流

6、体比低黏度的流体需要更多的能量。测量流体黏度的方法有很多种，包括将扭矩扳手装在叶轮上并在流体中转动，或者测量流体流经固定孔的时间。简单的实验室设备可以用来演示黏度及其单位：小球在重力的作用下在流体中下落。通过测量球下落的距离(d)及下落的时间(t)，可计算下落的速度(u)。2∆ρgr2动力黏度(µ)=式4.1.19式中：µ=绝对(或动力)粘度(Pa·s)；∆ρ=小球和流体的密度差(kg/m3)；g=重力加速度(9.81m/s2)；r=球的半径(m)；d-小球下落的距离(m)u=速度=t-下落的时间(s)有三点需要强调：1.根据公式4.1.1得出的是流体的绝对或动力黏度，其单位是帕秒(Pa·s)

7、。动力黏度也可以称为“黏性力”。2.上述公式的计量单位为kg/m。在将转换单位为（Pa·s）时必需考虑常数（公式4.1.1中的“2”和“9”）。3.在有一些文章或杂志上，绝对/动力粘度的单位是厘帕（cP）：1cP=10-3Pas例4.1.1直径20mm的钢球（密度=7800kg/m3），在20℃的油里(密度=920kg/m3)，下落1米所需的时间是0.7s。确定油的黏度值：∆ρ=钢球密度(7800