k—仪表常数，由实验标定
• 特点
1）精度较高（0.5%）； 2）测量范围宽,量程比大（qmax/qmin=6～10）； 3）惯性小，响应快（1～50ms）； 4）耐高压，压力损失小； 5）安装检修方便，耐腐蚀，适用流体多；
• 缺点
1）要求流体的清洁度高，不能夹杂物或固体颗粒； 2）不适于测量粘度过大的液体的流量。
第四章 流量测量
第一节 概述
一、基本概念
流量（瞬时流量）
质量流量
体积流量
累积流量
第一节 概述
二、流量测量的主要方法和分类
差压式：节流变压降式：孔板 喷嘴 节流变截面：浮子 靶式 动压管式：毕托管 均速管） 速度式：涡轮式 涡街式 电磁式 超声波式 容积式：椭圆齿轮式 腰轮式 刮板式 质量式：科氏力
三、电磁流量计
• 测量原理
导电的流体介质在磁场中作垂直 方向流动而切割磁力线时，会在管道 两边的电极上产生感应电动势
E BDv
2 D qv D v E 4 4B
2
三、电磁流量计
• 组成 变送器——将流速（流量）信号转变为感
应电动势；
转换器——将变送器送来的电压信号放
一、节流变压降式流量计
• 流量公式：
qv a

4
d
2
2

p a

4
d
2
2
2

p

d D
• 流量系数 α与下列因素有关： • 节流件的形式、β 值、雷诺数、管道粗 糙度及取压方式等 • 对于可压缩流体 流量公式：
2 2 2 2 2 qv a d p a D p 4 1 4 1
• 缺点：
1）只能用于清洁液体和气体，不能测量悬浮颗粒和气泡 超过某一范围的液体，会影响声传播； 2）准确度不高，在2％左右；流体的声速是温度的函数， 流体的温度变化会引起测量误差；流速沿管道的分布情 况会影响测量结果，需要进行修正。
第四节 容积式流量测量
测量原理： 让被测流体充满具有一定容积 的空间，然后再把这部分流体从出 口排出，根据单位时间内排出的流 体体积可直接确定体积流量
第二节 差压式流量测量
一、节流变压降式流量计 二、标准节流装置 三、其他差压式流量计
一、节流变压降式流量计
• 节流测量原理：
对于一定形状和尺寸的阻力件，一 定的测压位置和前后直管段，在一定的 流体参数情况下，阻力件前后的差压与 体积流量之间有一定的函数关系
1：节流装置 2：压力信号传输管 3：差压仪表
p1 v p2 v 2 2
2 1 2 2
• 根据流体的连续性方程，有

4
D v1
2

4
d v2
'2
流体流经截面2的体积流量为：
qv

4
d v
'2
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 得体积流量：
1 2 2 qv d ( p1 p2 ) ' d 4 4 1 ( ) D
存在的问题：
四、超声波流量计
四、超声波流量计
• 传播时间法： （时差法、相差法、频差法） 根据流体的流速不同，从而超声波传播的 速度不同来测量流速的。
四、超声波流量计
• 多普勒法 利用流体中固体微粒或气泡对超 声波的散射所产生的多普勒频移来确 定流体速度
便携式
一体式标准管段式
手持式
• 特点
1）可安装在管道外壁上，实现不接触测量； 2）能用于任何液体，特别是具有高粘度、强腐蚀性、非 导电性、放射性流体的流量测量； 3）价格不会随管道口径变化，特别适合大口径管道的液 体流量测量。
1－上游侧第二个局部阻力件；2－上游侧第一个局部阻力件 3－节流件；4－下游侧第一个局部阻力件
二、标准节流装置
1．标准节流件
• 标准孔板 • 标准喷嘴
• 标准孔板
d>=12.5mm
0.2 0.75
E=0.02~0.05D e=0.005~0.02D
50mm D 1000 mm
4st
mdf kf
三角柱漩涡流量计框图
• 特点：
1）精确度比较高（1%～2%） 2）测量范围宽（量程比10：1或20：1） 3）无可动部件，可靠性高，压损小 4）结构简单牢固，安装维护方便费用较低； 5）适用流体种类多，可适用液体、气体、蒸 气和部分混相流体的流量测量。 • 安装：对直管段要求高
2．取压方式和取压装置
• 取压方式 • 标准取压装置 1) 角接取压装置 2) 法兰取压装置
二、标准节流装置
3．节流件前后的直管段
由局部阻力件形式、节流件类型以及 直径比决定。
三、其他差压式流量计
• 皮托管
• 均速管 • 浮子（转子）流量计（恒压降 变截面流量计、变面积流量测 量、面积流量测量）
q m a

4
d
2
2 1 p a

4
D
2
2
2 1 p
• 流量测量的温度压力补偿
• 为什么要进行补偿？
二、标准节流装置
• 流体和管道条件:
只适用于测量圆形截面管道中的单相、 均质流体的流量，流体流经节流件前应 达到充分紊流，流速为亚音速。
二、标准节流装置
• 组 成：标准节流件＋取压装置＋直管段
一、节流变压降式流量计
• 测量系统组成：
压力 信号
流量信号
G
节 流 装 置
P1、P2
压 力 信 号 管 路
压力 信号
ΔP
P1、P2
差 压 计
I
流 量 显 示
一、节流变压降式流量计
• 流量公式推导： • 设流经水平管道的流体为不可压缩性流体， 并忽略流动阻力损失，对截面1、2写出下 列伯努利方程：
大，并且线性地转换成标准电信号输出。
• 特点： 1）无机械惯性，反应灵敏，可测瞬时脉动流量； 2）无可动部件，也无插入管道的阻力件，故压力损失小； 3）可测量具有一定电导率的酸、碱、盐溶液，脏污介质、 腐蚀性介质以及含有固体颗粒（泥浆、矿浆等）悬浊性液 固两相流的液体流量； 4）测量范围宽。 • 缺点： 1）被测流体必须是导电的，不能测量气体、蒸汽和石油制 品等含有大量气体和电导率很低的液体流量； 2）由于测量管内衬里材料和电气绝缘材料的限制，不能用 于测量高温介质的流量； 3）易受外界电磁干扰的影响。
4．安装
二、涡街流量计
• 测量原理 在流体中放置一个有对称形状的 非流线型阻流体（漩涡发生体）时， 从阻流体下游两侧就会交替产生两列 有规则的漩涡（卡门涡街）。 在一定的流量范围内漩涡分离的 频率与管道内的平均流速成正比，与 阻流体的宽度成反比。
st f v md
qv

4
D2 v
D 2
思考题：
1、常用的流量测量方法有哪些？ 2、节流式流量计由哪几部分组成， 其测量原理是什么？ 3、标准节流装置 4、常用的标准节流件和取压方式？
思考题：
5、涡轮流量计的组成部分？特点？ 使用注意事项？ 6、涡街、电磁、超声波流量计的工 作原理和特点？
第三节 速度式流量测量
一、涡轮流量计 二、涡街（漩涡）流量计 三、电磁流量计 四、超声波流量计
一、涡轮流量计
• 测量原理与结构 利用置于流体中的涡轮的旋转 角速度与流体速度成比例的关系， 通过测量涡轮的转速来反映通过管 道的体积流量
vtg r
qv Av
Ztg f qv kq v 2rA
0.2 0.75
• 标准喷嘴
圆弧形的收缩部分和 圆筒形的喉部组成
• 标准孔板和标准喷嘴性能比较 ：
1）标准孔板比标准喷嘴加工方便、安装 容易、省料、造价低； 2）测量高温高压蒸汽或具有腐蚀性流体 时，喷嘴较孔板合适； 3）孔板测量误差较喷嘴大，压力损失也 比标准喷嘴大。
二、标准节流装置