流速与流量的测量课件

第四章流速和流量测量Flowandvolumemeasurement第一节毕托管测速Pitotpipeflowmeasurement一、基本结构和测速原理二、二维气流速度的测量三、毕托管标定

第六节流量测量flowmeasurement一、流体与流量二、流量计的类型1、容积型流量计2、速度型流量计3、质量流量计三、流量计的选用原则（1）根据被测介质的性质选择（2）根据用途选择（3）根据工况条件选择（4）其它第七节差压式流量计

(参考书：化工测量及仪表范玉九主编

流量测量方法和仪表的选用蔡武昌主编）一、测量原理与流量方程（一）流量方程式（二）流量方程中有关系数的确定1.流量系数α流量系数α与节流元件的形式、取压方式、直径比β（β＝d/D)，以及流动状态（ReD）等因素有关。标准节流装置的流量系数是通过试验求得的。2.流体膨胀校正系数ε二、节流装置三、差压计四、差压式流量计测量结果的修正1.节流元件开孔尺寸d因温度变化的修正

d'＝d20[1+α(T'-T20)]cd=(d'/d)2qv'

=cdqv2.被测流体密度ρ变化的修正

qv'

=cρqv第六节电磁流量计电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律研制出的一种测量导电液体体积流量的仪表。第八节速度式流量计1.涡轮流量计原理和特点

2.涡轮流量计转速n与流量Q的关系3.涡轮流量计的安装4.涡轮流量计的使用及维护1.涡轮流量计原理和特点涡轮流量计是一种速度式流量仪表。它具有测量精度高,反应快以及耐压高等特点。

它是以动量距守恒原理为基础的,流体冲击涡轮叶片。使涡轮旋转,涡轮的旋转速度随流量的变化而变化,最后从涡轮的转数求出流量值。通过磁电转换装置将涡轮转数变换成电脉冲,经前置放大,送入二次仪表进行计数和显示,由单位时间的脉冲数和累计脉冲数反映出瞬时流量和累积流量。2.涡轮流量计转速与流量的关系设涡轮(涡轮与叶片的组合体常称为叶轮)的平面半径r0,叶栅的流通截面为S0,涡轮转速为n,则平均半径r0处的切向流速为：Vq=2×3.14r0·n(2-1)被测流体经过叶片时的轴向平均流速为Vz：Vz=Q/S0(2-2)则tga=Vq/Vz(2-3)2.涡轮流量计转速与流量的关系简化(2-3)得:Q=(2×3.14r0·S0/tga)·n(2-4)由式(2-4)可知,当涡轮结构一定时,r0,S0,a为定值,2×3.14r0·S0/tga即为常数,则容积流量Q正比于涡轮的转速n。设常数C=tga/2×3.14r0·S0则有n=CQ(2-5)由式(2-5)知,测得涡轮转速,即可反映容积流量。3.涡轮流量计的安装1.涡轮流量计应水平安装,进出口处前后直管段应不小于15D和5D。变送器与前置放大器之间的距离不超过3m。3.变送器应安装在不受外界电磁场影响的地方,否则在变送器的磁电感应转换上加设屏蔽罩。3.涡轮流量变送器与二次仪表都应良好的接地,连接电缆应采用屏蔽电缆。4.涡轮流量计的使用及维护1.涡轮流量计变送器与仪表连接使用,通常采用数字式积算频率仪表作二次显示仪表,以测出流量的瞬时值和累积值。2.变送器的比例常数C在一般情况下,除受介质粘度的影响外,几乎只与几何参数有关。实际使用时,若与厂家标定时条件不符,为保证足够测量精度,需实际重新标定。4.涡轮流量计的使用及维护3.由于变送器在工作时叶轮要高速旋转,即使润滑情况良好,也仍有磨擦产生。这样,在使用过一定的时间之后,因磨擦而致使涡轮变送器不能正常工作,就应更换轴或轴承,并经重新标定后方能使用。4.发现故障,及时诊断处理。2.涡街流量计在流体中放置一非线性柱状物(如圆柱或三角形等),则在某一雷诺数范围内,在柱状物的下游就会产生两列不对称且又有规律的漩涡。通常称为卡门涡街。圆柱卡门漩涡产生的频率f与平均流速V,圆柱直径d:f=St·(V/d)在Re=5×10^2～15×10^4之间时,St基本为一常数0.2。其中St—斯特罗哈尔数第九节容积流量计工作原理：在一定容积的空间里充满的液体，随流量计内部的运动元件的移动而被送出出口，测量这种送出流体的次数就可以求出通过流量计的流体体积。椭圆齿轮流量计

可广泛用于石油、化工、医药卫生等部门的流量测量。1、精确度高，受液体粘度影响较小2、表前不需安装直管段3、可水平安装或垂直安装，但椭圆齿轮轴应安装成水平位置。4、铸铁（普通型），不锈钢（防腐型）。5、有单累积计数器和双累积计数器两种（双累积有单次清零功能）注：为防止被测介质中的杂物卡死流量计，必须在表前安装过滤器配套使用。椭圆齿轮流量计基本误差限（%）公称压力（MPa）工作温度（℃）液体粘度（mpa·s）＜±0.5%1.60~600.6~200型号公称通径（mm）流量范围（m3/h）石油产品粘度（mpa·s）化学液体粘度（mpa·s）0.6~22~88~2000.6~200LC－15150.38~1.50.2~1.50.15~1.50.3~1.5LC－20200.75~30.4~30.3~30.6~3LC－25251.5~60.8~60.6~61.2~6罗茨流量计转子流量计7-3用毕托管测量管道内水的流量，已知水温t=500c，水的密度ρ=988kg/m3，运动粘度ν=0.552×10-5m2/s，管道直径D=200mm，毕托管全压口距管壁r=23.8mm，测得压差P=0.7kpa，试确定此时的容积流量。7-4转子流量计的测量准确度受哪些因素的影响？7-5用转子流量计测量水的流量，当流量为0.75m3/h时，标尺高度h=160mm，如图7-27所示。转子有效面积A3=82mm2，转子体积V3=635mm3，转子材料密度ρ3=8500kg/m3，转子流量计的流量系数α=0.98，水的密度ρ=998.2kg/m3，确定转子流量计的锥半角β。（答案：β=1.33）7-6试述涡轮流量计测量准确度受哪些因素的影响？7-7用超声波流量计测水的流量。已知管径D=150mm，超声波发射与接收装置之间的距离L=450mm，声波在水中的传播速度c=1500m/s，超声波频率f=28Khz。当流量为500m3/h时，确定超声波在顺流和逆流中传播的时间，时间差和相位差。（答案：τ1＝2.984×10-4s，τ2＝3.0158×10-4s，Δτ＝3.18×10-6s，Δψ＝0.559rad）7-8分析椭圆齿轮流量计如何实现流量测量的，造成测量误差的因素有哪些？7-9何谓标准节流装置？常见的标准节流件有哪些？相应的取压方式是什么？为什么标准节流装置能在工业上得到广泛运用？7-10试分析为什么对标准节流装置前后的直管段长度提出要求？直管段长度应如何确定？7-11国际上目前使用的标准节流装置有哪几种？在使用标准节流装置时对流体，流动状态和管道都有哪些要求？7-12测腐蚀性介质流量时，为防止压差变送器被腐蚀，采用甘油水溶液（ρ=1129.5kg/m3）充满正负压信号管道，已知变送、器位于取压口下2m处仪表测量范围0～40kpa，最大压差对应的流量q=40t/h，负压管在运行中隔离液全部漏掉而错冲液体石蜡（ρ=887kg/m3），求由负压管错冲隔离液而引起的测量误差。（答案：34.48%）7-13如果节流式流量计的最大流量刻度为q，为什么流量计允许的最小流量必须大于q/3？若最小流量为q/10，有什么问题？7-14用标准孔板测量某流体流量。所配压差变送器的测量范围为0～40kpa，显示仪表标尺长100mm，流量刻度对应为0～30t/h；运行中该流量始终在20～30t/h范围内变化，现想通过更换压差变送器和显示仪表的标尺，将初始流量设定为20t/h，试确定：（1）更换后的压差变送器的压差测量范围是多少？（2）对应流量22t/h，24t/h，26t/h，28t/h的刻度点距标尺起点的距离各为多少？[答案：（1）0～25kpa；（2）L1=16.8mm，L2=35.2mm，L3=55.2mm，L4=76.8mm]7-15直径D=760mm的抽水管道，采用标准孔板测量抽出水的流量，孔板的开孔直径比β=0.4，管道内压力P=0.7Mpa，设计时水温t=200C；孔板前后测得压差ΔP=3kPa。试确定：在冬天平均温度t1=80C，在夏天平均温度t2=280C时由温度偏离设计值引起的流量测量相对误差（已知80C时水的密度为ρ=1000kg/m3，200C时ρ=998.2kg/m3，280C时ρ=996.64kg/m3）。（答案：0.09%