化工仪表第三讲.ppt

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1、第三节流量测量及仪表在工农业生产和科学研究试验中，流量都是一个很重要的参数。例如，在石油化工生产过程自动检测和控制中，为了有效地操作、控制和监测，需要检测各种流体的流量。此外，对物料总量的计量还是能源管理和经济核算的重要依据。流量检测仪表是发展生产、节约能源、提高经济效益和管理水平的重要工具。本节介绍流量测量的基本知识和常用的流量测量仪表。一、概述第三节流量测量及仪表流量是单位时间内流过管道某一截面的流体数量大小；所说的流量是充满圆截面管道流体（气、液）的流量。流量单位：按照单位来分体积流量Qv和质量流量Qm；Qv＝V·F［m3(L)/

2、h(min)］，V-流体的流动速度；F-管道内流通截面积。Qm＝ρ·Qv［t(kg)/h(min)］。一、概述流量计的分类：测量瞬时流量和累计流量的仪表，没有划分固定界限。流量计累计机构计量表1.速度式（差压式、转子、电磁、涡轮和堰式流量计）管道流通截面积保持一定，流量的变化取决于流速的变化。2.容积式（椭圆齿轮、活塞式流量计）Qv＝n·V；n－单位时间排出次数；V－固定体积（容积）；3.质量式（量热式、角动量式、陀螺式和科里奥利式流量计）Qm＝ρ·Qv；直接式或补偿式（间接式）。二、差压式流量计（节流式）差压式（节流式）流量计是基于流体流

3、动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量。它是目前生产中测量流量最成熟，最常用的方法之一。通常是由能将被测流量转换成压差信号的节流装置和能将此压差转换成对应的流量值显示出来的差压计以及显示仪表所组成。在单元组合仪表中，节流装置产生的压差信号，通过差压变送器转换成标准信号，以供显示、记录或控制用。1．节流现象：在一段水平放置的流体管道内，以法兰方式固定安装一节流元件孔板（喷嘴、文丘管）当被测流体迎着孔板“锐角”一侧流过孔板时，将在孔板后方产生“缩脉”现象。二、差压式流量计（节流式）基于流动流体的节流原理（例如：喷壶、水枪

4、）；流体在管道内流动，经过节流装置，产生压差，实现测量。节流装置信号管路差压计组成方块图（常用、比较成熟）水平管道内流动流体具有一定能量，因此遵循能量守恒定律。在I截面处，流体流入速度V1，压力P1′;在孔板断面，流体受阻产生压差，流束产生收缩现象，在惯性带动下，流束最小截面在孔板后的II截面处，这里流速达到最大V2，压力P2′；到III截面处流速降低到V3，压力为P3′。二、差压式流量计（节流式）取压点是在孔板前后管壁上；取压点位置取决于测压方法。二、差压式流量计（节流式）节流装置前流体压力较高，称为正压，常以“十”标志；节流装置后流体压

5、力较低，称为负压（注意不要与真空度混淆），常以“一”标志。节流装置前后压差的大小与流量有关。管道中流动的流体流量越大，在节流装置前后产生的压差也越大，我们只要测出孔板前后两侧压差的大小，即可表示流量的大小，这就是节流装置测量流量的基本原理。值得注意的是：要准确地测量出截面Ⅰ与截面Ⅱ处的压力是有困难的，这是因为产生最低静压力的截面Ⅱ的位置随着流速的不同会改变的,事先根本无法确定。2.流量基本方程式在I和II截面处，已知流速和压力分别是V1、V2、P1′、P2′；水平管道：H1＝H2；假设是不可压缩液体：ρ＝ρ1＝ρ2；－柏努利方程式－连续性方

6、程式F1－管道截面积；F2－流束最小截面积，为了方便取孔板开孔面积F0；2.流量基本方程式(3—23)(3—24)式中α——流量系数；ε——膨胀校正系数，但对不可压缩的液体来说，常取ε=1；F0——节流装置的开孔截面积；Δp——节流装置前后实际测得的压力差；ρ1——节流装置前的流体密度。3.标准节流装置差压式流量计，国内外已把最常用的节流装置、孔板、喷嘴、文丘里管等标准化，并称为“标准节流装置”。标准化的具体内容包括节流装置的结构、尺寸、加工要求、取压方法、使用条件等。例如．标准孔板对尺寸和公差、光洁度等都有详细规定。如图3—19所示，其中

7、d／D应在0.2~0.8之间；最小孔径应不小于12.5mm；直孔部分的厚度h＝(0.005一0.02)D；总厚度H＜0.05D；锥面斜角α=300一450等，可参阅设计手册。标准孔板喷嘴文丘里管3.标准节流装置我国国家规定的标准节流装置取压方法为两种：即角接取压法和法兰取压法。角接取压是在孔板前后两端面与管壁的夹角处取压。角接取压方法可以通过环室或单独钻孔结构来实现。目前广泛采用的是角接取压法，其次是法兰取压法。角接取压法比较简便，容易实现环室取压，测量精度较高。法兰取压法结构较简单，容易装配，计算也方便，但精度较角接取压法低些。法兰取压法

8、3.标准节流装置标准节流装置仅适用于测量管道直径大于50mm，雷诺数在104~105以上的流体，而且流体应当清洁，充满全部管道，不发生相变。此外，为保证流体在节流装置前后为稳定的