化工测量及仪表（ 第三版） 教学课件 作者 化工测量及仪表（ 第三版） 化工测量及仪表 第5章.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第5章 流量测量 5.1 流量的定义和流体流动状态 5.1.1 流量的定义 定义：单位时间内通过管道有效截面的流体的量值。 5.1.1 流量的定义 按时间分类 5.1.2 流动状态与流量测量 5.1.2 流动状态与流量测量 5.1.3 流体流动中的能量状态转换 静压能和动压能 5.1.3 流体流动中的能量状态转换 帕努利方程 5.2节流式流量计 5.2 节流式流量计 5.2.1测量原理 图示为流体在水平管道中经过节孔板的流动情况示意图，在距孔板前大约（0.5~2）D（管道内径）处，流束开始收缩，即靠近管壁处的流体开始向管道的中心处加速，管道中心处流体的动压力开始下降，靠近管壁处有涡流形成，静压力也略有增加。流束经过孔板后，由于惯性作用而继续收缩．大约在孔板后的（0.3~0.5）D处流束的截面积最小，流速最快、动压力最大、静压力最低。在这以后，流束开始扩展，流速逐渐恢复到原来的速度，静压力也逐渐恢复到最大。节流件前后的静压力差与流量有函数关系。 5.2.1测量原理 理想不可压缩流体的流量方程 5.2.1测量原理 理想不可压缩流体的流量方程 5.2.1测量原理 理想可压缩流体的流量方程 5.2.2 标准节流装置 常用节流装置类型 5.2.2 标准节流装置 标准孔板的结构形式和技术要求 5.2.2 标准节流装置 喷嘴的结构形式和技术要求 5.2.2 标准节流装置 经典文丘里管由入口圆筒段A、圆锥收缩段B、圆筒形喉部C及圆锥扩散段E组成。 5.2.2 标准节流装置 取压方式 (1)角接取压 (2)法兰取压 (3)D和D／2取压 (4)理论取压 (5)管接取压 5.2.2 标准节流装置 标准节流装置的管道、安装和使用条件 (1) 对流体和流动状态的要求 标准节流装置所测量的流体种类，可以是可压缩流体或者是不可压缩的液体。流体必须是牛顿流体，而且在物理学和热力学上是均匀的、单相的流体 流体要充满管道。管道内的流量应该不随时间变化，或实际上只随时间有微小和缓慢的变化。标准节流装置不适于脉动流量的测量。 流体通过节流装置时，不能发生相变。流体是气体时，节流件前后的压力比应该符合要求： p2／p1≥0.75。 5.2.2 标准节流装置 标准节流装置的管道、安装和使用条件 (2)管道条件 应该在紧邻节流装置上游，管道内流体流动状态接近典型的充分发展的紊流流动状态且无旋涡的位置上安装节流装置。 对节流装置前后的管段，应经目测是直的。节流件用的测量圆管的直径、粗糙度、节流装置前后直管段的长度需根据不同的节流装置和工作情况进行设计。 5.2.3 流量公式和参数的确定 由能量守恒定律和质量守恒定律所推导出理论流量方程式，指明了通过节件的流体的流量值与节流件上下游的差压值存在一定的函数关系。但是由于实际情况与理论的差异，实际测量中的一些问题在公式推导中并没有考虑在内，如果按理论流量方程式计算出流量值，则将远大于实际的流量。因此，只有对理论流量方程式进行修正后才能应用于实际的流量计算。 5.2.3 流量公式和参数的确定 流出系数C 5.2.3 流量公式和参数的确定 C是无量纲的数，与节流件形状及尺寸、取压位置、管道及安装情况、流动状态等许多因素有关。在一定安装条件下，对于给定的节流装置，流出系数C只与雷诺数有关。如图为标准孔板的流出系数C与Red的关系曲线，从图中可以看出，当雷诺数Red大于某个数值(临界雷诺数)以后C值趋于稳定（即与Red无关），并且β值愈大C趋于定值的Red愈大。只有C为一常数时流量Q才能够与差压Δp之间呈现固定的函数关系，在实际测量中为保证测量的准确度，流量计的测量范围要选在大于临界雷诺数的区域内。 5.2.3 流量公式和参数的确定 5.2.3 流量公式和参数的确定 标准节流装置的流束膨胀系数ε 5.2.3 流量公式和参数的确定 标准节流装置的流束膨胀系数ε 5.2.3 流量公式和参数的确定 标准节流装置的压力损失 5.2.3 流量公式和参数的确定 其他的辅助参数 5.2.3 流量公式和参数的确定 其他的辅助参数 流体的密度ρ 流体在工况下的密度确定，对流量测量准确度的影响与差压处于同等重要的地位，因此必须对它进行精确的计算。 ① 液体密度 工况下的液体密度可按下式计算 5.2.3 流量公式和参数的确定 其他的辅助参数 5.2.3 流量公式和参数的确定 其他的辅助参数 5.2.3 流量公式和参数的确定 其他的辅助参数 5.2.4 节流装置流量测量不确定度的估算 不确定度计算公式如下： 5.2.5 标准节流装置的设计计