8.1概述8.2節流式流量計8.3渦輪流量計8.4光纖流量計8.5超聲波流量計第八章流量測量2023/7/7流量的定義流體在單位時間內通過管道或設備某橫截面處的數量。流量的表示方法質量流量、體積流量、重量流量。若以M表示流體流過一定截面的質量，則質量流量為kg/s若以V表示流體流過一定截面的體積，則體積流量為

若以G表示流體流過一定截面的重量，則重量流量為三者的關系為流量的測量方法可分為直接測量法和間接測量法。直接測量法：用標準容積和標準時間計量后，計算平均流量。間接測量法：通過測量與流量有關的物理量得出流量。間接測量法的常見形式流速法節流差壓法變面積式渦輪機械式旋渦式電磁式超聲波流量計的類型容積型流量計速度型流量計質量型流量計本節知識點1、流量計有哪幾種類型？第二節節流式流量計一、基本原理:流體流過孔板、噴嘴或文丘里管等節流元件時，將產生局部收縮，其流速增加，靜壓降低，在節流元件前后產生靜壓差，測出這個壓差就可以算出流量。由節流件、取壓裝置、阻流件、中間管道組成。上游第二個阻流件上游第一個阻流件節流件取壓裝置下游第一個阻流件中間管道常用節流元件取壓方式取壓方式有角接取壓、法蘭取壓、D和D/2取壓等方式角接取壓法蘭取壓節流原理流速收縮：沿管道軸向流動的流體，當遇到節流裝置時，近壁處的流體由于受到節流裝置的阻擋最大，促使流體的一部分動壓頭轉換為靜壓頭，體現在P1的升高。ΔP的產生：由于節流裝置造成流束的局部收縮，同時流體又是保持連續流動，因此在截面積最小流速達到最大，而壓力最低。流量越大，流束的局部收縮和能量轉換越顯著，因此節流裝置兩端的壓差也越大。流量基本方程在管道上取兩個截面：截面1-1和2-2，并列出這兩個截面流體總流的伯努力方程：C1，C2為總流的動能的修正系數；ξ為阻力系數

流體總流的連續方程為：設節流件的開孔直徑為d，定義收縮系數為不可壓流體體積流量：質量流量：對于可壓縮流體可壓縮流體流經節流件時，由于壓力的變化，密度隨之而變化。把流體可壓縮性的影響用一流束膨脹修正系數ε來修正。顯然，不可壓縮流體的ε=1，可壓縮流體的ε<1。于是流量方程可寫成為：例：

20℃苯在φ133×4mm的鋼管中流過，為測量苯的流量，在管道中安裝一孔徑為75mm的標準孔板流量計。當孔板前后U形壓差計的讀數R為80mmHg時，試求管中苯的流量（m3/h）。

解：查得20℃苯的物性：面積比：由公式可求得苯的體積流量：設Re＞ReC，由圖1-35查得：校核Re：管內的流速管道的Re：故假設正確，以上計算有效。苯在管路中的流量為：qV＝48.96m3/h

優點：構造簡單，安裝方便。缺點：流體通過孔板流量計的阻力損失很大。主要是由于流體流經孔板時，截面的突然縮小與擴大形成大量渦流所致。雖然流體經管口后某一位置流速已恢復與孔板前相同，但靜壓力卻不能恢復，產生了永久壓力降。孔板的縮口愈小，孔口速度愈大，讀數就愈大，阻力損失愈大。所以，選擇孔板流量計A0/A1的值，往往是設計該流量計的核心問題。孔板流量計的優缺點孔板流量計的兩種接法（1）角接法

其取壓口在孔板前后兩片法蘭上；（2）徑接法

其上游取壓口在距離孔板1倍管徑處，下游取壓口在距離孔板0.5倍管徑處。孔板流量計的安裝（1）水平安裝在管路上；（2）孔板流量計安裝時，上、下游需要有一段內徑不變的直管作為穩定段，上游長度至少為管徑的10倍，下游長度為管徑的5倍。文丘里（Venturi）流量計

1、文氏流量計的結構

孔板流量計的主要缺點是能量損失較大，其原因在于孔板前后的突然縮小與突然擴大。若用一段漸縮、漸擴管代替孔板，所構成的流量計稱為文丘里流量計或文氏流量計。當流體經過文丘里管時，由于均勻收縮和逐漸擴大，流速變化平緩，渦流較少，故能量損失比孔板大大減少。文氏流量計的結構示意圖2、文丘里流量計的測量原理

文丘里流量計的測量原理與孔板流量計相同，也屬于差壓式流量計。其流量公式也與孔板流量計相似，即：式中CV——文丘里流量計的流量系數（約為0.98～0.99）；

A0——喉管處截面積，m2。3、文氏流量計的優缺點優點：阻力損失小，大多數用于低壓氣體輸送中的測量；

缺點：加工精度要求較高，造價較高，并且在安裝時流量計本身占據較長的管長位置。本節知識點1、什么是節流式流量計，常見的類型有哪些？第三節渦輪流量計

1、渦輪流量計的結構渦輪流量計由渦輪流量變送器和顯示儀表組成。渦輪流量計包括渦輪、導流器、磁電感應轉換器、外殼及前置放大器等部分。1.渦輪2.導流器3.磁電感應轉換器4.外殼5.前置放大器

特點:(1)精度高：基本誤差在±0.25～±1.5%之間；(2)量程比大：一般為10：1；(3)慣性小：時間常數為毫秒級；(4)耐壓高：被測介質的靜壓可高達l0MPa；(5)使用溫度范圍廣：有的型號可測-200℃的低溫介質的流量，有的可測400℃度的介質的流量；(6)壓力損失小：一般為0.02Mpa；(7)輸出是頻率信號：容易實現流量積算和定量控制；(8)流體中不能含有雜質，否則誤差大，軸承磨損快，儀表壽命低，故儀表前最好裝過濾器；不適于測粘度大的液體。一、工作原理渦輪流量計是由變送器和顯示儀表組成。渦輪葉片受力而旋轉，其轉速與流體流量（流速）成正比，其轉數又可以轉換成磁電的頻率，此頻率表現為電脈沖，用計數器記錄此電脈沖，就可以得到流量。變送器的形式切線式軸線式渦輪流量計的結構

當流體通過安裝有渦輪的管路時，流體的動能沖擊渦輪發生旋轉，流體的流速愈高，動能越大，渦輪轉速也就愈高。在一定的流量范圍和流體粘度下，渦輪的轉速和流速成正比。當渦輪轉動時，渦輪葉片切割置于該變送器殼體上的檢測線圈所產生的磁力線，使檢測線圈磁電路上的磁阻周期性變化，線圈中的磁通量也跟著發生周期性變化，檢測線圈產生脈沖信號，即脈沖數。其值與渦輪的轉速成正比，也即與流量成正比。這個電訊號經前置放大器放大后，即送入電子頻率儀或渦輪流量積算指示儀，以累積和指示流量。

本節知識點1、渦輪流量計的工作原理是什么？第四節光纖流量計一、光纖差壓式流量計二、光纖膜片式流量計二、光纖卡門渦街流量計工作原理在流動的流體中放置一根其軸與流向垂直的、有對稱形狀的非流線形狀柱體（如圓柱、三角柱等），該柱體稱漩渦發生體。當流體繞過漩渦發生體時，出現了附面層分離，在漩渦發生體下游兩列不對稱、但有規律的漩渦列，這就是卡門渦街。當兩漩渦列之間的距離h和同列的兩個漩渦之間的距離l滿足h/l=0.281時，所產生的渦街是穩定的。此時漩渦的分離頻率f與漩渦發生體處流體平均流速v及柱寬d有如下關系St:斯特勞哈爾數，它與漩渦發生體的形狀和雷諾數有關。實驗證明：在雷諾數ReD為3*102—2*105范圍內，St是個常數。對于三角柱漩渦發生體，St＝0.16；對于圓柱漩渦發生體，St＝0.20。則有：流量方程v1v2DdA1A2由連續方程，有：設m=A2/A1，當d/D<0.3時，可以近似認為：結論：只要測得漩渦頻率，就可以得到流量。頻率的檢測方法常用的檢測方法有熱敏式、超聲式、應力式、應變式、電容式、光電式和電磁式等幾種。導壓孔熱電阻當旋渦在圓柱體下游側產生時，出于升力的作用，使得圓柱體下方的壓力比上方高一些，圓柱體下方的流體在上下壓力差的作用下，從圓柱體下方導壓孔進入空腔，通過隔板中央部分的小孔，流過鉑電阻絲，從上方導壓孔流出。如果將鉑電阻絲加熱到高于流體溫度的某溫度值，則當流體流過鉑電阻絲時，就會帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。當圓柱體上方產生一個旋渦時，則流體從上導壓孔進入，由下導壓孔流出，又一次通過鉑電阻絲，又改變一次它的電阻值。由此可知：電阻值變化與流動變化相對應，也既與旋渦的頻率相對應。所以，可由檢測鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進而得到流量值。第五節超聲波流量計假定流體靜止的聲速為c，流體速度為v，順流時傳播速度為c+v，逆流時則為c-v。在流道中設置兩個超聲波發生器T1和T2，兩個接收器R1和R2，發生器與接收器的間距為l。在不用兩個放大器的情況下，聲波從T1到R1和T2到R2的時間分別為t1和t2：則若已知l和c，只要測得Δt，便可知流速v。此種測量方法稱為時差法。由于流速帶給聲波的變化量為10-3數量級，而要得到1％的流量測量精度，對聲波的測量速度要求為10-5—10-6數量級，檢測很困難。通常采用聲循環法。超聲波流量計使用方便；安裝在測量管道的外表，和被測流體不接觸，所以不干擾流場，沒有壓力損失；維修時不需要切斷流體。超聲波流量計對管道尺寸及流量測量范圍的變化有很大的適應能力，其結構形式與造價同被測管道的直徑關系不大，且直徑越大經濟優勢越顯著。超聲波流量計適用于管徑20～5000mm的各種介質的流量測量，并具有較高的測量精度。超聲波流量計應盡可能在遠離泵、閥等流動紊亂的地方安裝。泵應在被測管上游側50D（管徑公稱直徑）處，流量控制閥應遠離12D以上。一般情況下，上游側應有12D（管徑公稱直徑）的直管段；下游側需5D的直管段。超聲波流量計特點1、轉子流量計的結構由一段上粗下細的錐形玻璃管（錐角約在4°左右）和管內一個密度大于被測流體的固體轉子（或稱浮子）所構成。流體自玻璃管底部流入，經過轉子和管壁之間的環隙，再從頂部流出。轉子流量計2、轉子流量計的工作原理

管中無流體通過時，轉子沉在管底部。當被測流體以一定的流量流經轉子與管壁之間的環隙時，由于流道截面減小，流速增大，壓力隨之降低，于是在轉子上、下端面形成一個壓差，將轉子托起，使轉子上浮。隨轉子的上浮，環隙面積逐漸增大，流速減小，壓力增加，從而使轉子兩端的壓差降低。當轉子上浮至某一定高度時