检测技术及仪表 第2版 课件4.2 容积法测量流量

4.2容积法测量流量一.容积法测量的基本原理用固定容积的容器，在一定时间间隔里，连续而不间断的对流动的流体进行度量。

容积积分的方法，直接测量流体的体积容量。

V=nV0+e

式中：V--流体的体积总量；e--泄露量；

V0—计量室的容积；n--计量的次数。

常用的容积式流量计有：椭圆齿轮流量计、腰轮（罗茨）流量计、刮板流量计、旋转活塞式流量计、湿式流量计等。二.几种典型容积式流量计的讨论⑴椭圆齿轮流量计①结构

该流量计的结构是由一固定的壳体和一对互相啮合的椭圆齿轮组成。②原理图4-1椭圆齿轮流量测量示意图（动画：流量检测及仪表动画/椭圆齿轮流量计.swf）V0--半月形容积a、b--椭圆齿轮的长半轴和短半轴δ--椭圆齿轮的厚度n--椭圆齿轮的转数R--计量室半径两个半月形的面积：πR2-πab④

用途：气体、液体均可使用，多用于低压、且介质杂质较少的场合。量程范围大，准确度高，使用寿命长。不适合脏污流体。③计算公式⑵腰轮流量计①结构：它的运动部件是由两只表面无牙齿的腰轮组成，且腰轮又与固定容积的壳体紧密配合组成，由于腰轮无齿，所以它们的转动配合是靠伸出壳体外的两根轴上的外齿轮啮合的。②原理：与椭圆齿轮流量计相同，靠两只腰轮间的主动、从动相互交替来完成连续的定容测量的。③计算公式：式中：K--仪表常数；n--转数/小时；

L--腰轮度；D--腰轮高度。④特点：流体介质的要求较椭圆齿轮要松。常用来测量大流量的气体流量。⑶刮板流量计刮板式流量计分凸轮式和凹线式两类。a.凸轮式凸轮式的壳体内腔是圆形空筒，转子（强调转子）是一个空心圆筒。筒边开有四个槽，互成90度角，可让刮板在槽内伸出或缩进，四个刮板由两根连杆（刚体）联接，也互成，在空间交叉互不干扰。在每个刮板的一端裂有一小滚柱，四个滚柱分别在一个不动的凸轮上滚动，从而使刮板时而伸出，时而缩进（当一只刮板伸出时，由连杆带动与之对应的另一只刮板缩进）。

b.凹线式凹线式的结构与凸轮式不同，该仪表壳体内腔是曲线的，各处的曲率不同，其转子是实心的，中间有槽，刮板在槽中随着空腔的曲率不同而伸出或缩进，以排出内腔中的流体，其结构示意图如图。工作过程是：由于仪表壳体内腔各处的曲率不同，所以在实心转子在压差作用下顺时针转动时，刮板在转子的槽中随着空腔内的曲率不同而伸出或缩进，其缩进是壳体壁压迫而缩进，其伸出是转子空槽内的弹片（或弹簧）顶力所致，这样转子每旋转一周，也是排出四个计量室容积的液体。⑷旋转活塞式流量测量①结构旋转活塞式流量测量装置主要由：内、外圆筒，旋转活塞、隔板、活塞轴和导辊等部件组成，该装置中的内、外圆筒是固定不动的，导辊的轴心也是固定的。隔板将计量室分成两部分，以保证进口的流体不可能直接从出口流出，而只能靠旋转活塞挤出去，旋转活塞与外圆筒紧密接触，理想情况应无泄露。②特点：排出流量较大，精度不高。图4-4旋转活塞工作原理三、容积式流量计的特点及使用1.流量特性的讨论①流量大小对测量误差的影响在小流量情况下，由于其仪表转动部分所受到的转动力矩较小，故相应间隙的泄露量严重，误差较大。

当流量达到一定数值时，泄露量相对较小，此时流量与转数成比例关系。

流量达到一定数值后，泄露量相对减小，流量与转数成比例关系，但被测流量不宜过大，否则易使转子破损，并且误差也大。注：湿式流量计由于其转子与壳体间的间隙被水密封，故流量的大小对测量误差的影响较小。②粘度对仪表误差的影响粘度高，泄露量小，测量精度高。粘度低，泄露量大，测量误差较大。粘度非常低时，影响测量误差的主要因素已不是粘度，而是流体的密度和润滑性。③精密测量时应考虑温度对测量精度的影响。2.容积式流量计的压力损失容积式流量计的压力损失一般较大。流量越大，压力损失越大。气体介质，压力越大，密度越大，压力损失越大。出现伺服流量计：该流量计用ΔP控制电机D的转速，由D带动转子转动，从而使转子的转动不需流体压力本身的作用，从而减小压力损失，进而泄露量亦相应减小，并且即使在ΔP很小的情况下，亦可测量流量。3.容积式流量计的使用特点①仪表精度较高，在0.1～0.5％之间，可作标准仪表。②测量范围较大，量程比可达10︰1③直管段要求较低，如:Ø=10mm的管径，只需0.7m～1m的直管段。④压力损失偏大⑤结构复杂、较重、价高。4.安装、使