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流量检测及仪表一

大误差,称为该流量仪表的允许误差,一般用最 大相对误差和引用误差来表示。
流量仪表的精度等级是根据允许误差的大小 来划分的,其精度等级有:0.02、0.05、0.1、 0.2、0.5、1.0、1.5、2.5等。
(4)压力损失
压力损失的大小是流量仪表选型的一个重要 技术指标。压力损失小,流体能消耗小,输运流 体的动力要求小,测量成本低。反之则能耗大, 经济效益相应降低。故希望流量计的压力损失愈 小愈好。
需直管段,压损 大
需直管段,压损 中等
需直管段,压损 小
需直管段,压损 小
垂直安装
需直管段,
±0.5~5
需直管段,无压 损
椭园齿轮流量计
容流 直接对仪表排 积量 出的定量流体 式计 计数确定流量
腰轮流量计 刮板流量计
液 液、气

10~400
±0.2~ 0.5
无直管段要求, 需装过滤器,压
损中等
±0.2
二、腰轮流量计(罗茨流量计)
腰轮流量计除可测 液体外,还可测量 气体,精度可达 0.1%,并可做标 准表使用;最大流 量可达1000m3/h。
腰轮上没有齿,它们不是 直接相互啮合转动,而是 通过按装在体外的传动齿 轮组进行传动.
三、容积式流量计的误差
V NV0
仪表输出由指针指示,指示值I:
如果在截面上速度分布是均匀的,则:
qv vAF
如果介质的密度为,那么质量流量 qm =qv
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dAF速度是均匀的,流过该单元面积上 的体积流量为
dqv vdAF ,v为流速
整个截面上的流量qv为
8.5 110.0 9.4 8.8 152.0 9.7 9.0 198.0 9.8 9.2 278.0 9.9
(四)流体流动的连续性方程
流体在管道内作稳定流动的情况:
1v1S1 2v2S2 常数,
v为某截面上流体的平均速度 若流体是不可压缩的,即:
1=2
则: vS=常数
即流体在稳定流动,且不可压缩时,流过各截面流体的 体积为常量。因此利用上式,很方便的求出流体流过管 道不同截面时的流速。
一、椭圆齿轮流量计 椭圆齿轮流量计工作原理:
由于流体在流量计入、出口处的压力P1P2,当A
、B两轮处于 (a)所示位置时,A轮与壳体间构成容 积固定的半月形测量室(图中阴影部分),此时进出 口差压作用于B轮上的合力矩为零,而在A轮上的 合力矩不为零,产生一个旋转力矩,使得A轮作顺 时针方向转动,并带动B轮逆时针旋转,测量室内 的流体排向出口;当两轮旋转处于 (b)位置时,两 轮均为主动轮;当两轮旋转90,处于 (c)位置时, 转子B与壳体之间构成测量室,此时,流体作用于 A轮的合力矩为零,而作用于B轮的合力矩不为零 ,B轮带动A轮转动,将测量室内的流体排向出口 。
qv vdAF
F
测量某一段时间内流过的流体量,即瞬时流量对 时间的积分,称之流体总量。
V t qvdt
M t qmdt
用来测量流量的仪表统称为流量计。测量总量的仪表称 为流体计量表或总量计。
计量单位 : 体积流量的计量单位为米3/秒(m3/s), 质量流量的计量单位为千克/秒(kg/s); 累积体积流量的计量单位为米3 (m3); 累积质量流量的计量单位为千克(kg)。
当两轮旋转至180°时,A、B两轮 重新回到位置(a)。如此周期地主从更换 ,两椭圆齿轮作连续的旋转。当椭圆齿 轮每旋转一周时,流量计将排出4个半月 形(测量室)体积的流体。设测量室的容积 为V,则椭圆齿轮每旋转一周排出的流体 体积为4V。只要测量椭圆齿轮的转数N 和转速n,就可知道累积流量和单位时间 内的流量,即瞬时流量:
由此,我们发现管内流体流动时存在着两种状态: 一为层流状面一为紊流状态.在不同的流动状态 下,流体有不同的流动特性。在层流流动状态时, 流量与压力降成正比;在紊流流动状态时,流量 与压力降的平方根成正比,而且在层流与紊流两 种不同的流动状态时,其管内的速度分布也大不 相同。这些对于许多采用测量流速来得到流量的 测量方法是很重要的。
工程上还使用的流量计量单位有: 米3/时 (m3/h) 升/分(L/min) 吨/小时(t/h) 升(L) 吨(t)等
流体的几个概念
(一)粘性 在流体的内部相互接触的部分在其切线方向的速度 有差别时会产生减小其速度差的作用。这是因为流 速快的部分要加速与其相接触的流速慢的部分,而 流速慢的部分要减小与其相接触的流速快的部分, 流体的这种性质,称为粘性。 衡量流体粘性大小的物理量称为粘度.
E I V 1 NV0 1 V0
I
N
பைடு நூலகம்
t V , qv为流量仪表的流量。
Vs
qv
qst

qsV qv
V NV0 Vs
V

IV0


qs
V qv
I V 1
(五)流体伯努力方程
gZ1

v12 2

p1
1

gZ2

v22 2

p2
2
对不可压缩的流体
gZ1

v12 2

p1


gZ2

v22 2

p2

二、流量检测仪表的分类
1. 流量测量方法 流量测量方法大致可以归纳为以下几类: (1)利用伯努利方程原理,通过测量流体差压信号来 反映流量的差压式流量测量法; (2)通过直接测量流体流速来得出流量的速度式流量 测量法; (3)利用标准小容积来连续测量流量的容积式测量; (4)以测量流体质量流量为目的的质量流量测量法。
2. 流量仪表的分类
按不同测量原理,流量仪表可 分为
容积式流量计,速度式流量计和 差压式流量计
根据安装方式分 外夹式,管段式,插入式 根据携带方式分 便携式,固定式(挂墙、盘装)
类 别 工作原理
仪表名称
可测流 适用管径 测量精 安装要求、特
体种类
mm
度%

孔板


喷嘴

流体流过通管 道中的阻力件
流体在细管中的流动形式可分为层流和紊流 两种。
所谓层流(laminar flow)就是流体在细管中流 动的流线平行于管轴时的流动。
所谓紊流(turbulent flow)就是流体在细管中 流动的流线相对混乱的流动。
利用雷诺数可以判断流动的形式。如果雷诺 数小于某一值时,可判断为层流,而大于此值 时则判断为紊流。
Rd<2320时为层流,Rd>2320时为紊流;
所谓平均流速,一般是指流过管路的体积流量除以管路 截面积所得到的数值。
Re D104
雷诺数与 n的关系
n Re D104
n Re D 104
n
2.56 7.0 10.54 7.3 20.56 8.0 32.00 8.3
38.4 53.6 70.0 84.4
超声波流量计
液 >10
±1
需直管段,无压 损
热式质量流量计 气
±1

质 量 流
直 接 式
直接检测与 质量流量成 比例的量来 质量流量
冲量式质量流量计
体 粉



科氏质量流量计 、 气

间 接 式
同时测体积 流量和流体 密度来计算 质量流量
体积流量经密度补偿 液 、
温度、压力补偿 气
±0.2 ~2
±0.15
Q 4 NV
qv 4nV
椭圆齿轮流量计的特点
流量测量与流体的流动状态无关,这是因为椭圆 齿轮流量计是依靠被测介质的压头推动椭圆齿轮 旋转而进行计量的。
粘度愈大的介质,从齿轮和计量空间隙中泄漏出 去的泄漏量愈小,因此核测介质的粘皮愈大,泄 漏误差愈小,对测量愈有利。
椭圆齿轮流量计计量精度高,适用于高粘度介质 流量的测量,但不适用于含有固体颗粒的流体(固 体颗粒会将齿轮卡死,以致无法测量流量)。如果 被测液体介质中夹杂有气体时,也会引起测量误 差。
文丘里管
差流 时产生的压力 压量 差与流量之间
均速管

式计
有确定关系, 通过测量差压

值求得流量

转子流量计 靶式流量计


弯管流量计
液、气、 蒸汽
液、气、 蒸汽
液、气 液、气、
蒸汽
液、气
50~1000 50~500 100~1200 25~9000 4~150 15~200
±1~2
±1 ±2 ±1~4
容积式流量计按其测量元件分类可分为椭圆 齿轮流量计、刮板流量计、双转子流量计、 旋转活塞流量计、往复活塞流量计、圆盘流 量计、液封转筒式流量计、湿式气量计及膜 式气量计等 。
容积式流量计与差压式流量计、浮子流量计 并列为三类使用量最大的流量计,常应用于昂 贵介质(油品、天然气等)的总量测量。
(一)计量表
1.容积式计量表
这类仪表用仪表内的一个固定容量的容积连续 地测量被测介质,最后根据定量容积称量的次 数来决定流过的总量。习惯上人们把计量表也 称为流量计。根据它的结构不同,这类仪表主 要有椭圆齿轮流量计、腰轮流量汁、活塞式流 量计等。
容积式计量表
椭圆齿轮 流量计
腰轮流量 计
活塞式 流量计
流体振动 式流量计
第二节 容积式流量计
容积式流量计,又称定排量流量计,简称PD流 量计,在流量仪表中是精度最高的一类。它利 用机械测量元件把流体连续不断地分割成单 个已知的体积部分,根据测量室逐次重复地充 满和排放该体积部分流体的次数来测量流体 体积总量。
此类流量计测量精度高,可达0.1~0.2级。
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