热工测试技术流量测量课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,南昌大学机电工程学院,第八章、流量测量,热工测试技术,本章学习要求：,1.,流量的概念,2.,流量计的类型及选用,3.,几种常用流量计的原理,8.1,概述,第八章、流量测量,流量的概念,流体在单位时间内流经某一有效截面的体积或质量，前者称体积流量（,m,3,/s),，后者称质量流量,(kg/s),。,如果在截面上速度分布是均匀的，则：,8.1,流量测量,流过管道某截面的流体的速度在截面上各处不可能是均匀的，假定在这个截面上某一微小单元面积上,dA,F,速度是均匀的，流过该单元面积上的体积流量为,整个截面上的流量,q,v,为,8.1,流量测量,测量某一段时间内流过的流体总量，即瞬时流量对时间的积分，称之累计流量。,表示和比较流量大小时，,必须注意单位和量纲的统一,。,体积流量要标明相应的流体状态（温度、压力）,8.1,流量测量,二,.,流量计的类型,用来测量流量的仪表统称为,流量计,或,流量表,。,测量总量的仪表称为流体计量表或,总量计,。如水表,类型：,容积型流量计,计量单位时间内被测流体充满或排出某一定容容器,V,的次数来计算流量。,2.,速度型流量计,当流通截面确定时，流体的体积流量与截面上的平均流速成正比。,3.,质量型流量计,以测量与流体质量有关的物理效应为基础。,直接测量、推导型（体积流量计密度计）等,8.1,流量测量,8.1,流量测量,三,.,流量计的选用原则,1.,被测流体性质,气体（水蒸汽）：节流式，转子式,浆液：靶式，电磁式,粘性液体：腰轮，椭圆，活塞,腐蚀流体：转子式,2.,用途,功能、价格、测量精度，压力损失要求。,3.,工况条件,流量变化范围、温度、压力要求,4.,其他,安装条件,8.1,流量测量,例 发动机流量测量,容积式,8.1,流量测量,质量式,5S,2S,2S,称量传感器,砝码盘,日用油箱,油杯,加油电磁阀,溢油,向发动机供油,最低油位,第一次测量开始,结束,第二次测量开始,结束,第三次测量开始,最高油位,8.1,流量测量,四活塞流量计,8.1,流量测量,每转一周，两个齿轮共送出四个标准体积的流体。,8.1,流量测量,腰轮流量计，即罗茨流量计。,腰轮上没有齿，它们不是直接相互啮合转动，而是通过安装在体外的传动齿轮组进行传动,8.2,节流式流量计,第八章、流量测量,测量原理与流量方程,当充满圆管的流体流经在管道内部安装的,节流装置,时，流束将在节流件处形成局部收缩，使流速增大，静压力降低，于是在节流件前后产生压力差该压力差通过,差压计,检出流体的体积流量或质量流量与差压计所测得的差压值有确定的数值关系。,8.2,节流式测量计,二,.,节流装置,安装在流体管道中，使流体的流通截面发生变化，引起流体静压变化的一种装置。常用的节流装置有文丘利管、喷嘴和孔板，如图所示。,文丘利管压力损失最小，而孔板压力损失最大。,文丘利管,喷嘴,8.2,节流式测量计,标准孔板是用不锈钢或其它金属材料制造的薄板，它具有圆形开孔并与管道同心，其直角入口边缘非常锐利，且相对于开孔轴线是旋转对称的。标准孔板的形状如图所示,8.2,节流式测量计,标准喷嘴即,ISAl932,喷嘴它是一个以管道喉部开孔轴线为中心线的旋转对称体，由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分及与之相接的圆筒形喉部所组成其结构如图所示,8.2,节流式测量计,标准文丘利喷嘴是标准文丘利管的一种型式，如图所示它由廓形修圆的收敛部分，圆筒形喉部和扩散段组成喉部取压平面之前上游平面,A,、入口圆弧,B,、,C,和喉部的圆筒,E,部分与标准喷嘴完全相同,8.2,节流式测量计,取压方式,差压式流量计是通过测量节流件前后压力差,p,来实现流量测量的，而压力差,p,的值与取压孔位置和取压方式紧密相关。节流装置的取压方式有以下,5,种，各种取压方式及取压孔位置如图,37,所示,(1),角接取压,:,上下游取压管,位于孔板,(,或喷嘴,),的,前后端面处,。角接取压包括单独钻孔和环室取压。如图,37,中,ll,位置。,(2),法兰取压：,上下游侧取压孔,的轴线至孔板上、下游侧端面之间的距离均为,25.4,0.8mm,（,1inch),。取压孔开在孔板上下游侧的法兰上如图,37,中,22,位置,8.2,节流式测量计,（,3),径距取压：,上游侧取压孔,的轴线至孔板上游端面的距离为,1D,m,0.1D,m,，,下游侧取压孔,的轴线至孔极下游端面的距离为,0.5D,m,。如图,37,中的,3.3,位置（,Dm,管道直径）。,(4),理论取压：,上游侧取压孔,的轴线至孔板上游端面的距离为,l Dm0.1Dm,，,下游侧取压孔,的轴线至孔板上游端面的距离因,值不同而异。该距离,理论上就是流束收缩到最小截面,的距离。如图,37,中的,44,位置。,(5),管接取压：,上游侧取压孔,的轴线至孔板上游端面的距离为,2.5Dm,，下游侧取压孔的轴线至孔板下游端面的距离为,8Dm,如图,37,中的,55,位置该方法使用很少,8.2,节流式测量计,8.2,节流式测量计,标准取压装置是国家标形中规定的两种取压装置，即角接取压装置和法兰取压装置。其中角接取压适用于孔板和喷嘴，而法兰取压仅用于孔板。,(1),角接取压装置,角接取压装置可以采用环室或夹紧环,(,单独钻孔,),取得节流件前后的差压。,(2),法兰取压装置,法兰取压装置由两个带取压孔的取压法兰组成。,标 准 取 压 装 置,8.2,节流式测量计,8.2,节流式测量计,8.3,涡轮流量计,第八章、流量测量,工作原理,涡轮流量计是一种典型的速度型流量计，它利用安装于流动通道中的涡轮叶片感受流体流动的冲击而产生的旋转速度来反映流体的流量。,8.3,涡轮测量计,通过磁电式传感器可测量电转换器输出的电脉冲频率,8.3,涡轮测量计,确定的涡轮变送器，其,K,值是在特定的条件下标定的。当被测流体的工作状态偏离标定条件时，流量计的特性将发生变化，从而引起测量误差。,如流体粘度、密度、压力、温度、流动状态,8.4,光纤流量计,第八章、流量测量,光纤位移传感器,反射镜反射型,根据输入输出光强的相对变化测量膜片位移的大小。,8.4,光纤测量计,二,.,光纤差压式流量计,三,.,光纤膜片式流量计,8.4,光纤测量计,四,.,光纤卡门涡街流量计,利用流体流过阻碍物时产生稳定的漩涡，通过测量其漩涡产生频率而实现流量计量的。,涡街流量计实现流量测量的理论基础是流体力学中著名的,“,卡门涡街,”,原理。在流动的流体中放置一根其,轴线与流向垂直的非流线性柱形体,(,加三角柱、圆柱等,),，称之为漩涡发生体，见图。当流体沿漩涡发生体绕流时，会在漩涡发生体下游产生如图所示,不对称但有规律的交替漩涡列，这就是所谓的卡门涡街。,只有当两漩涡列之间的距离,h,和同列的两漩涡之间的距离,l,之比满足,时，所产生的涡街才是稳定的,8.4,光纤测量计,知道通道流通截面积后，利用光纤测量涡街频率，就可以计算出体积流量。,8.5,超声波流量计,第八章、流量测量,基本原理,当超声波在流体中传播时，会载带流体流速的信息。因此，根据对接收到的超声波信号进行分析计算，可以检测到流体的流速，进而可以得到流量值。超声波流量测量方法有很多，本节主要介绍利用时间差法测量速度差。,8.5,超声波测量计,8.6,质量流量计,第八章、流量测量,冲量式固体粉粒流量计,8.6,质量测量计,二,.,热式质量流量计,8.7,其它流量计,第八章、流量测量,8.7,其它流量计,