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§3.3 流量的测量与变送一、 概述 流量(瞬时流量) q(t)： 单位时间内流过管道某一截面的流体数量的大小。 总量(累积流量) Q：某一段时间内流过管道截面流量的总和。故 ： 流体的数量可以用体积(容积)来计量，也可以用质量来表示。即所谓的体积流量Q和质量流量M。 若流体密度为ρ， 则如果流体密度、体积流量是时变的，则某一时段内的质量流量为 ： 流量的测量与变送分类 2. 按测量要求分类： 微流量测量 小流量 大流量 脉动流流量 双向流流量 强腐蚀性介质流量 高粘度介质流量 高温高压介质流量 低温低压介质流量 二、差压流量计 1、 节流现象 流体在管道中流动时，在节流装置前后管壁处，流体的静压力产生差异的现象称为节流现象。 节流现象的原因 具有一定能量的流体才有可能在管道中流动，流体因流动而具有动能，因具有一定的压力和高度而具有势能。这两种能量在一定条件下可以互相转换。 流体的动能和势能，加上克服流动阻力的能量损失，其总能量是守衡的。 当流体流经节流装置时，由于节流装置造成流束的局部收缩，设流体为不可压缩流体，则流体体积不变，但流体的流速发生变化，流体的动能发生变化，其势能也发生对应变化，流体在孔板前后的压力、流速典型分布如图。 差压式流量计测量原理 2. 流量基本方程 设流体在孔板前面的稳定流段I-I的平均流速为 、压力为 ， 流体在流束收缩到最小截面II-II的平均流速为 、压力为 ， 则依据伯努利流体方程，必有 流体的体积流量 故： 因为最小流束的位置随流速而变化，故用固定取压点来代替之。令：孔板的开孔面积 则 考虑到流体的压缩性和孔板的热胀冷缩，引入膨胀校正系数 ε，则校正后的流量方程为 3. 标准节流装置 《GB/T2624- 93 流量测量节流装置用孔板， 喷嘴和文丘里管》 优点： 原理简明，设备简单，技术成熟，易掌握，应用最广; 适用于液体、气体、蒸汽等测量; 第三节 流量检测及仪表 三、动压式流量测量原理—靶式流量计 在管道中央放置一块垂直于流体流向的同轴圆片形靶板，流体沿靶周围的环形间隙流过时，流体冲击靶板，靶板上受到一个力F，理论分析与大量实验证明，力F与流体流速ν的平方成正比关系，有 四、容积式流量测量—椭圆齿轮流量计 容积式流量计主要包括两类： 齿轮式流量计 一对紧密啮合的齿轮与壳体之间形成固定的间隙空间，齿轮每旋转一周，有固定流体通过间隙输送通过。流体通过量与齿轮转数成正比。 活塞式流量计 利用活塞的每一次往复运动输送定量的流体。 计量泵：用外力推动容积式流量计即可定量输送流体 容积式流量计的最大特点是对被测流体的粘度不敏感，常用于测量重油等粘稠流体。 容积式流量测量——椭圆齿轮流量计 特点： 由于椭圆齿轮流量计是基于容积式原理测量的，与流体的粘度、密度、雷诺数等参数无关。 因此，安装时不需要有直管段，对流体的流动状态无要求，特别适用于高粘度介质的流量测量。测量精度高，最高可达±0.1%。 五、动能式流量测量原理—涡轮流量计 涡轮流量计的特点 测量精度高，范围宽，动态响应好，反应快。涡轮转速不用轴输出，没有齿轮传动误差和密封问题，因而涡轮流量计测量精度高（可达0.2级），耐高压（静压可达50MPa）； 能耐较高的工作压力和工作温度； 输出电信号，能远传。输出信号为频率信号，不易受干扰，便于远传 ；（量程比 6:1~10:1） 适于液体、气体，特别可测脉动流量； 不适于高粘度、混杂固体颗粒、强腐蚀介质； 必须水平安装，需要直管段及过滤器； 超声波流量计 多普勒效应：当一束波射向移动的物质并产生散射时，其散射波的频率会产生变化（频移），且频率变化量与物质的运动速度成正比。 九、 转子流量计 垂直流道中的金属转子在压差力和重力的共同作用下平衡。 压差与流速有关； 流速取决于转子的位置。 由转子高度可直接读取通过的流量； 测量转子位置可进一步获得相应的电气信号。 十、质量流量计 间接式质量流量计 分别测量体积流量和密度再用乘法计算出质量流量。 直接式质量流量计 利用科氏力的作用使弯曲的弹性管道两侧产生震动相位差。 质量流量计结构比较复杂，只用于压力变化较大的可压缩流体。 十一、流量的补偿计算问题 1. 质量流量的密度补偿计算 §3.4 物位的测量与变送 物位 液位：容器中液体表面的高低 料位：容器中固体的堆积高度 界面：两相物质的交界面 意义 测量物位的绝对值，以确定原料、辅料、半成品及成品的数量； 测量物位的相对值，以监测和控制生产工艺； 物位计的分类 直读式物位计