山东建筑大学热工检测课第9章.ppt

1、第1节体积流量测量方法基于单位时间内被测流体填充(或排放)特定容器的次数。也就是说，在公式qv=nV中，v是恒定体积容器的体积；n是单位时间内被测流体填充(或排出)定容容器的次数。形式：椭圆齿轮、腰轮、刮刀、活塞等。特点：流动状态对测量影响小，精度高；有一定的压力损失；它不适用于测量高温、高压和脏介质。椭圆齿轮流量计的原理图1-壳体2-椭圆转子(齿轮)3-测量室，湿气流量计的动画，体积仪表的精度受流量大小和流体粘度的影响很小，特别适用于测量小直径管道流量和高粘度流体流量。测量总量时，精度较高，一般达到(0.1 0.5)%，但仪器有旋转部分，惯性大，动态特性差。体积流量计的误差特性曲线。从图中可

2、以看出，当流量很小时，误差向负方向倾斜。容积式流量计的误差特性曲线，是由于流体泄漏量较大(流体通过运动部件和壳体之间的间隙或通过阀门直接从输入口流向输出口，称为泄漏)，误差很大。因此，只有当流量计在一定的流量(如15-20%满量程)以上使用时，才能保证足够的精度。当流量过大时，误差会随着仪表入口和出口压差的增大而增大。第二节速度流量计，原理：速度流量计是基于一维流体流动的连续方程，即当确定流动截面时，流体的体积流量与截面上的平均流速成正比。形式：差压式、转子式、涡轮式、层流式、电磁式和声波式。特点：使用性能好，精度高；它可用于高温高压介质的测量，流动状态和re对测量有很大影响。流体是粘性的，当

3、它在管道中流动时，即使在相同的管道横截面上，由于它流动的位置不同，流速也不同。越靠近管壁，由于管壁和流体之间的粘性效应，流速越低；管子中部的速度最快。不同的流体流动状态将呈现不同的速度分布。研究了圆形截面管道中的流动。当管内流体为层流时，径向速度分布可由下式表示：当管内流体为湍流时，径向速度分布为：系数随流体雷诺数、管内速度分布、涡轮流量计、结构：导流板、涡轮、壳体、速度传感器、二次仪表而变化。壳体：承受被测流体的压力，并固定安装检测元件和连接管；外壳由非磁性不锈钢或硬质铝合金制成；导向体：它可以引导和整流流体并支撑叶轮，叶轮通常由非磁性不锈钢或硬铝材料制成；涡轮(叶轮):流量计的检测元件，高

4、磁导率材料；轴和轴承：支撑叶轮旋转；信号检测器：感应线圈和永磁体一起固定在外壳上。可变磁阻类型在中国普遍使用。原理：当被测流体流经涡轮并带动其旋转时，高磁导率的涡轮叶片周期性地扫过磁电转换器的永磁体，导致磁路的磁阻随之变化。原理：使通过感应线圈的磁通量周期性变化，从而在线圈中产生交变感应电动势，即输出交变电脉冲信号。脉冲信号的变化频率f是涡轮机绕叶片转动的频率，其与涡轮机的转速n成比例，即f=Zn，f是磁电转换器输出的电脉冲的频率；z是涡轮机的叶片数；n是涡轮速度。结论：涡轮转速n与a成正比特性曲线，即流量测量范围内仪表常数的变化特性。特征曲线仪器常数分为两部分，即线性部分和非线性部分。线性部

5、分的特性与传感器结构尺寸和流体粘度有关，非线性部分的特性受轴承摩擦和流体粘度阻力的影响很大。第二涡街流量计的工作原理是：涡流发生器(扼流流体)布置在流体中，规则的涡流从涡流发生器的两侧交替产生。这个漩涡叫做卡门涡街。如图所示，涡流排不对称地布置在涡流发生器的下游。由一侧涡流产生的频率f和圆筒附近的流体速度v与圆筒尺寸D之间的关系，St是斯特鲁哈尔系数，而管径是D.当d/D小于0.3时，体积流量为：涡流频率的测量方法是：在三角形柱体的相对面上对称地嵌入两个热敏电阻，形成电桥的两个臂，用恒定电流加热，使其温度略高于流体的温度，在交替产生的涡流的作用下，两个电阻周期性地冷却，改变其电阻值，通过电桥可

6、以测量涡流产生的频率，从而测量流量。采用国际先进技术专门设计的LUGB涡街流量传感器具有更稳定的性能和更好的抗振性能，是替代差压式(如孔板等)的理想流量传感器。)和其他流量传感器。主要特点：无运动部件，长期运行可靠性高，输出信号为与流量成正比的脉冲信号，无零点漂移，便于与计算机联网；量程比大，可达1: 10，而差压流量计只有1:3；主要特点：在一定的雷诺数范围内，输出频率不受流体物理性质和成分变化的影响，测量精度高；压力损失小，结构简单牢固，安装维护方便。涡街流量计不适用于低雷诺数测量(ReD2104)，因此其在高粘度、低流量和小口径的应用受到限制。根据上游侧不同类型的阻流件，应设置足够长的直

7、管段或流量调节器(整流器)。它对管道的机械振动很敏感，所以不应该用在振动大的地方。主要用途：1。生产企业：车间能源评估：测量蒸汽、压缩空气、水等。生产过程：测量原材料等。2.计量蒸汽、热水、自来水等。T型涡流检测器，当流体流过T型涡流发生器并出现卡门涡街时，T型涡流发生器两侧的敏感元件交替受到zhukovsky升力的影响，并输出相应频率的电信号。敏感元件包括应变仪、压电陶瓷、电感转换元件、电容变化元件等。美国罗斯蒙特公司的8800型智能涡街流量变送器，其检测原理是压电的，如下图所示。当导体在磁场中切割磁力线时，它会产生电动势，该电动势与磁感应强度B、导体长度L和垂直于磁力线方向的移动速度成正比

8、。如果三者是垂直的，法拉第定律，B磁感应强度，g，D管径，m平均流速，m/s，工作原理，注意：1。为了防止磁力线被测量导管的管壁短路，导管由非磁性材料制成。2.当使用导电材料作为导管时，应在测量导管和电极之间添加衬里。变送器的结构、特点和优点：压力损失小，适用于含有颗粒和悬浮固体的流体的流量测量；它可以用来测量腐蚀性介质的流量。宽流量测量范围；流量计的直径小到1毫米，大到2米或更大。测量精度为0.5-1.5；电磁流量计的输出与流量成线性关系。脉动流量快速响应和测量的缺点：被测介质必须是导电液体，不能用于气体、蒸汽和石油产品的流量测量测量管内无移动和阻流部件，无压力损失，测量不受介质密度、粘度、

9、温度、压力和电导率变化的影响。所选内衬材料和电极材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。低频矩形波激励不受工频和现场各种杂散干扰的影响。四超声波流量计，正向：反向：C为静态流体中的声速，V为流体速度，一般为：上述公式可写成：缺陷：声速C必须已知，声速经常随温度变化而变化，这带来测量误差。因此，需要进行声速校正。时差法，正向：反向：声循环频差：结论：流速只与频差有关，与声速无关，消除了声速的影响。声学循环法、时差法和超声波传感器的超声波流量计测量系统的框图是利用超声波的特性开发的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，是由换能器晶片在电压激励下振动产生的。它具有频率高、波长短、衍射现象小、方向性特

10、别好的特点，并能成为射线定向传播。超声波传感器，超声波对液体和固体有很强的穿透能力，特别是在阳光不透明的固体中，可以穿透到几十米的深度。当超声波撞击杂质或界面时，它们将产生显著的反射并形成回波，当它们撞击运动物体时，它们将产生多普勒效应。超声波传感器，通常称为超声波换能器或超声波探头。超声波探头主要由压电晶片组成，可以发射和接收超声波。低功率超声波探头用于检测。它有许多不同的结构，包括直探头(纵波)、斜探头(横波)、表面波探头(表面波)、兰姆波探头(兰姆波)、双探头(一探头反射，一探头接收)等。PT300便携式超声波流量计，英国Mecroni公司，便携式：主机体积小，仅相当于一本英文字典的大小

11、，按照人体力学设计，便于在操作现场单手控制，重量轻，不到1.5公斤的仪器主机和所有附件可以放在随机配备的防水箱中，所有工作只能通过将便携式箱带到现场来完成，使用方便。操作简单：用户只需知道管道的尺寸和材质，就能很好地检测各种参数。通过主机面板上的按钮，可以设置高级功能标准配置内存，可存储53，000个数据。存储时间间隔可从5秒调整到1小时，数据可随时下载到计算机或打印机。五热流量计将一根被电加热的细线(称为热线)放入气流中。热丝在气流中的散热与流速有关，这导致热丝的温度变化和电阻变化，因此流速信号被转换成电信号。当流体的密度、比热容和热导率不变时，流体流速V与热线散热Q的关系，如热线电阻R与电

12、流I的关系，称为恒温型。流速是通过测量阻力R来确定的，阻力R被称为恒定流。热式质量流量计示意图，电源：24V直流，精度：1 3%，循环管径： 20 200，工作温度：-20 60，输出：4 20 mA，0 5V直流，232接口，第三节差压流量测量方法。皮托管的结构如图所示，即皮托管和平均管。当测量速度时，压头与输入流量对齐，总压力孔检测输入流量的总压力p0，总压力P0通过内管传输到压力表。头部为半球形，背部为双层外壳。皮托管头上有一个小孔A，称为总压孔，在距头一定距离处，有几个垂直于流体流动方向的静压孔B，用来感受来流的静压P对于不可压缩流，根据伯努利方程，流体参数在同一流线上有如下关系：得到

13、的流速为：p0为总压，P为静压，为气流密度，V为流速，当气流马赫数大于0.3时，应考虑气体的压缩性效应，并按以下公式进行修正：即气体的压缩性修正系数，皮托管只能测量管道截面上的某一值。横截面上的平均流速分为两种情况来计算流速：层流和湍流，(1)层流，r0=0.7071R，和(2)湍流，r0=0.762R。因此，如果您知道被测流体的状态，您可以根据流体的流速分布、管道中流体的速度分布、测量点的选择以及从管道中心开始的层流来排列测量点。紊流以等环面法为例：一根圆管把横截面分成几个等面积的同心圆环。通常，当n=5且直径小于300毫米时，当n=3时，测量点按照中间矩形法排列。测量点排列在每个环中，测量

14、点所在的圆正好平分环的面积。建议平均分配四个。测量点也可以按照切比雪夫方法排列。平均流量等于每个点的平均值，测量点的选择，测量点的排列采用对数线性法，取半径上的五个点时，说明：a、计算平均值时每个测量点的测量值的权重为1；测量点应布置在四个垂直半径上。当半径上取三个点：矩形管中的湍流、平均速度管(Anuba管)时，测量平均动压，即测量平均速度。在管道的中心设置一个圆盘形的靶作为节流元件，在靶和管壁之间形成一个环形流段。流体P使目标受到推力，通过测量这个力可以知道流速。目标感受到冲击力，使主杆和副杆转动，使检测件移动，并引起电感变化。用于低雷诺数浆液和固体颗粒腐蚀性介质的流量测量。结构简单，安装

15、维护方便，成本低廉。转子流量计、恒定压降、可变横截面、不同流速、不同转子高度，(1)当压差 P施加在浮子上的向上力和浮子上介质的浮力之和等于浮子的重量时，浮子处于平衡状态。(3)随着流量减小，压差 p减小，因此浮子下降；(2)随着流速增加，压差 p增加，因此浮子上升。看看原则。从以上两个公式来看，由于锥度小，流量公式、流量公式、转子(浮子)流量计和转子流量计出厂时，流量由气表的空气和液位计的水来标定。当转子流量计用于测量其他气体或液体的流量时，应校正密度。相应的校正系数为：(1)介质为液体，校准校正，(2)介质为空气或校准校正，HH50系列智能金属管浮子流量计，第4节质量流量计，基于测量与流体

16、质量有关的物理效应，可分为三种类型：直接式、导数式和温度压力补偿式。科里奥利质量流量计(CMF)是一种直接质量流量计，由科里奥利力制成，当流体在振动管中流动时，科里奥利力与质量流量成正比。扭转角与通过流体的质量有关。当质量为m的粒子在以速度围绕P轴以角速度旋转的管道中运动时，粒子受到两个分量的加速度和它们的力。法向加速度：即向心加速度r，其大小等于2r，方向朝向p轴。切向加速度：即科里奥利加速度t，其大小等于2，其方向垂直于垂直方向ar。根据理论力学，当质量为m的物体在旋转坐标系中以速度v运动时，它将受到一个值为2 m的力。当密度为的流体以恒定速度在旋转管道中流动时，任何管道旋转运动很难产生科里奥利力。目前，产品被管道振动所取代。科里奥利质量流量计采用两个并排的U形管，使两个管的弯曲后部相互轻微振动，两侧的直管振动，即同时闭合或打开，即两个管的振