第六章流量测量.pptVIP

因为顺、逆两个回路都是锁相环路，因此，在锁定相位的场合，VCO(1) 的振荡频率 tl是超声波从P1到P2的传播时间 VCO(2) 的振荡频率 t2是超声波从P2到P1的传播时间 因此，频率之差为 6.7.2 频差法测量原理 通过测量脉冲超声波顺流和逆流时的声循环频率测流量，声循环一个周期： 顺流时： 逆流时： 当α＝45°时 实际上： 本质与时差法相同 由于频率是通过一系列的超声波信号来测量的，因此测量时间较长，这是该法的缺点。另外，较之时差法，频差法更易受流体中杂质反射的超声回波如气泡、固体微粒的干扰影响。 6.7.3 超声流量计的特点与安装使用 唯一能实现非接触式测量的流量计（夹装式）； 可制成便携式仪表； 无阻流件，无压力损失； 准确度0.1%～5%；（注意准确度表示的意义） 管道内外壁干净，需足够长的直管段； 传播速度差法流量计需介质洁净，而多普勒流量计需有散射粒子，适于污水和含气泡的液体； 特别适合大管径测量，其成本与管径基本无关。 6.8 节流式流量计 在管道中设置节流元件，由于流通截面的变化，节流件前后流体的静压力不同，此静压差与流体的流量有关，利用这一物理现象制成的流量计称为节流式流量计。 节流式流量计是目前工业生产中用来测量气体、液体和蒸汽流量的最常用的一种流量仪表。 主要优点: ① 结构简单、安装方便、工作可靠、成本低、又具有一定的准确度，基本能满足工程测量的需要。 ② 研究设计和使用历史悠久，有丰富的、可靠的实验数据，设计加工已经标准化。只要按标准设计加工的节流式流量计，不需要进行标定，也能在已知的不确定度范围内测量流量。 节流式流量计组成: 节流装置 压力信号管路 压差计 流量显示器 使用标准节流装置时，流体的性质和状态必须满足下列条件: ① 满管流。 流体必须充满管道和节流装置，并连续地流经管道。 ② 单相流。 流体必须是牛顿流体，即在物理上和热力学上是均匀的、单相的，或可以认为是单相的，包括混合气体、溶液和分散性粒子小于0.1μm的胶体。在气体中有不大于2％的均匀分散的固体微粒，或液体中有不大于5％的均匀分散的气泡，也可以为是单相流体。 ③ 定常流。 流体流量不随时间变化或变化非常缓慢。 无相变流。 流体流经节流件时不发生相变。 无旋流。 流体在流经节流件前，流束是平行于管道轴线的无旋流动 标准节流装置不适用于脉动流和临界流的流量测量。 6.8.1 节流装置的测量原理和流量方程 （1）测量原理和流动情况 常见节标准流件 1）标准孔板 2）标准喷嘴 3）文丘里喷嘴 4）经典文丘里管 流动情况: （2）节流装置的流量方程 取两个截面1和截面2，截面 1是流束收缩前的截面，截面2是流束最小截面。根据不可压缩理想流体的伯努利方程，则 连续性方程 对于不可压缩流体，其密度ρ为常数，即ρ1=ρ2=ρ，可以推得 ? 取压是按一定规定方式在节流件两侧取压，与P1′ ,P2′有偏差。 取压系数，按取压方式决定 ? 以上考虑了理想流体伯努力方程，没有考虑摩擦，有粘性时需修正。 流量方程： 上式中：流束收缩系数，粘性修正系数，取压系数均不能单独测量，故合并为一个流出系数 流出系数: 流出系数是一个与节流件型式、孔径比、取压方式、被测介质性质及流动状态等有关的系数，是节流装置最为重要的参数，由相关标准或实验确定。 ? 对于可压缩流体： ρ1 ≠ ρ2 采用了一个膨胀修正系数ε ?对于不可压缩流体ε =1, 对于可压缩流体ε 1 6.8.2 标准节流装置 标准节流装置由标准节流件、符合标准的取压装置和节流件前后直管段三部分组成。 (1) 标准节流件 国家标准规定的标准节流件有标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、文丘里管及文丘里喷嘴。 ①取压方式 常用的取压方式有D-D/2取压法(也称径距取压法)、角接取压法和法兰取压法等。 (2) 取压方式和取压装置 差压式流量计的输出信号就是节流件前后取出的差压信号。不同的取压方式，即取压孔在节流件前后的位置不同，取出的差压值也不同。所以，不同的取压方式，对同一个节流件的流出系数也将不同。 ②标准取压装置 标准取压装置是国家标准中规定用来实现取压方式的装置。根据取压方式不同，在测量管道上钻孔实现取压。 (3) 标准节流装置的管道条件 ① 管道长度 节流装置除了应具备上游10倍管径，下游4倍管径D长的平直测量管外，还应包括节流件上游第一个局部阻力件与第二个局部