先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)Advancedthermalandpowerengineeringmeasurementtechnology目錄PAGEDIRECTORY緒論1測(cè)量技術(shù)的基本知識(shí)2誤差分析與測(cè)量不確定度3溫度測(cè)量4壓力測(cè)量5流量測(cè)量7液位測(cè)量8氣體成分及顆粒物測(cè)量9轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及功率測(cè)量10振動(dòng)與噪聲測(cè)量11流速測(cè)量6先進(jìn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展12流量測(cè)量07第七章概述差壓式流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)氣液兩相流的流量測(cè)量先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)第一節(jié)概述一、流量概述1、流量的基本概念在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，流體通過(guò)一定截面的管道時(shí)所具有的數(shù)量，稱作流量，分為瞬時(shí)流量和累積流量。瞬時(shí)流量：是指在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)管道或明渠某一截面的流體的量。瞬時(shí)流量的表示方法：質(zhì)量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體的質(zhì)量，qm，kg/h重量流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體的重量，qw，N/h體積流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)的流體的體積，qV，m3/h第一節(jié)概述一、流量概述1、流量的基本概念瞬時(shí)流量的換算關(guān)系：質(zhì)量流量M與體積流量Q關(guān)系：質(zhì)量流量M與重量流量w關(guān)系：瞬時(shí)流量的注意事項(xiàng)：（1）一般來(lái)說(shuō)，質(zhì)量流量是表示流量的最好方法。（2）當(dāng)流體密度ρ隨流體狀態(tài)而變化，為了便于比較，將測(cè)得的體積流量換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（20°C，101325Pa）下的體積流量。第一節(jié)概述一、流量概述1、流量的基本概念累積流量：在某一時(shí)間間隔內(nèi)，流體通過(guò)的總量，就是累積流量。該總量可以用在該段時(shí)間間隔內(nèi)的瞬時(shí)流量對(duì)時(shí)間的積分而得到，故也叫積分流量。第一節(jié)概述一、流量概述1、流量的基本概念流量測(cè)量的意義：（1）為生產(chǎn)提供所消耗的能源數(shù)量，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算。（2）作為控制信號(hào)（3）通過(guò)水或蒸汽的流量測(cè)量，作為收費(fèi)依據(jù)。應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程、能源計(jì)量、環(huán)境保護(hù)工程、交通運(yùn)輸、生物技術(shù)、科學(xué)試驗(yàn)、氣象、海洋江河湖泊。第一節(jié)概述一、流量概述1、流量的基本概念離堆的東側(cè)是內(nèi)江的進(jìn)水口，俗稱寶瓶口，具有節(jié)制水流的功用，清清內(nèi)江水通過(guò)這里流入密如蛛網(wǎng)的自流灌溉渠系。魚(yú)嘴飛沙堰寶瓶口第一節(jié)概述二、工業(yè)流量計(jì)根據(jù)測(cè)量原理，可分為四類(lèi)：1、差壓式流量計(jì)主要利用管內(nèi)流體通過(guò)節(jié)流裝置時(shí)，其流量與節(jié)流裝置前后的壓差有一定的關(guān)系。如標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)文丘利管多喉孔板亞音速噴嘴第一節(jié)概述二、工業(yè)流量計(jì)2、速度式流量計(jì)主要利用管內(nèi)流體的速度來(lái)推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪的轉(zhuǎn)速和流體流速成正比。如葉輪式水表、渦輪流量計(jì)等。葉輪式水表結(jié)構(gòu)圖指示裝置計(jì)算器流量傳感器表蓋罩子計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)葉輪計(jì)量機(jī)構(gòu)碗裝濾絲網(wǎng)表殼渦輪流量計(jì)工作原理圖第一節(jié)概述二、工業(yè)流量計(jì)3、容積式流量計(jì)主要利用流體連續(xù)通過(guò)一定容積之后進(jìn)行流量累積的原理。如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)。立式腰輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)容積

V0第一節(jié)概述二、工業(yè)流量計(jì)4、其它類(lèi)型流量計(jì)如基于電磁感應(yīng)原理的電磁流量計(jì)、基于流體渦旋振蕩原理的渦街流量計(jì)、基于超聲波技術(shù)的超聲波流量計(jì)、基于加熱或科氏力的質(zhì)量型流量計(jì)等等。電磁流量計(jì)D渦街流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)第一節(jié)概述三、伯努利原理及方程由質(zhì)量力只有重力的理想流體一維定常流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)微分方程：沿流線積分，可得：物理意義：沿著同一根流線流體的動(dòng)能、位勢(shì)能、壓強(qiáng)勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)變，三者之和保持不變（在伯努利方程適用的條件下）。幾何意義：沿著同一根流線，流體的速度水頭、位置水頭、壓強(qiáng)水頭之和為常數(shù)，等于總水頭。不可壓縮流體ρ=常數(shù)流量測(cè)量07第七章概述差壓式流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)氣液兩相流的流量測(cè)量能源與動(dòng)力學(xué)院2024年版先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)第二節(jié)差壓式流量計(jì)一、差壓式流量計(jì)的組成節(jié)流裝置：包括節(jié)流件和取壓裝置，功能是將流量信號(hào)變換為差壓信號(hào)。

Δp∝

qV2

導(dǎo)壓管：將節(jié)流裝置前后的壓力信號(hào)送至顯示儀表。顯示儀表：顯示壓差信號(hào)或直接顯示被測(cè)流量。流量信號(hào)q差壓信號(hào)Δp差壓信號(hào)Δp差壓或流量信號(hào)Δp（q）節(jié)流裝置導(dǎo)壓管顯示儀表節(jié)流裝置導(dǎo)壓管顯示儀表差壓流量計(jì)示意圖上：信號(hào)變換框圖；下：儀表組成示意圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)二、節(jié)流件的工作原理孔板流量計(jì)動(dòng)態(tài)示意圖標(biāo)準(zhǔn)孔板實(shí)物圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)二、節(jié)流件的工作原理節(jié)流裝置的作用在于造成流束的局部收縮，從而產(chǎn)生壓差。根據(jù)壓差，可以實(shí)現(xiàn)流量的測(cè)量。連續(xù)流動(dòng)的流體，當(dāng)遇到節(jié)流裝置（以下均以標(biāo)準(zhǔn)孔板為例）的時(shí)候，由于節(jié)流裝置的流通截面積比管道的截面積小，流體必然受到節(jié)流裝置的擠壓。這時(shí)候在壓頭（能量）的作用下，流速增大，才能擠過(guò)節(jié)流孔，形成收縮。當(dāng)流體擠過(guò)節(jié)流孔之后，流速又會(huì)因?yàn)榱魍娣e的增大和流束的擴(kuò)大而降低。與此同時(shí)，在節(jié)流裝置前后的管壁處的流體靜壓力產(chǎn)生差壓，形成壓力差Δp，Δp=p1–p2，并且p1>p2。這種現(xiàn)象為節(jié)流現(xiàn)象。p1和p2是孔板入口側(cè)和出口側(cè)的絕對(duì)壓力。p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件壓力及流速變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)二、節(jié)流件的工作原理1、流束收縮流體遇到擋板，流體流通面積突然縮小，在壓頭（能量）作用下，流體一部分動(dòng)壓頭轉(zhuǎn)換為靜壓頭，即節(jié)流裝置入口端面近壁面處的流體靜壓p1升高（p1>p1'），形成節(jié)流裝置入口端面處的徑向壓差。這一徑向壓差使流體產(chǎn)生徑向附加速度vr，改變流體原來(lái)的流向。在vr的影響下，近管壁處的流體質(zhì)點(diǎn)的流向就與管中心軸線相傾斜，形成了流束的收縮運(yùn)動(dòng)。由于流體的慣性，使得流束截面收縮最小截面的位置不在節(jié)流孔中，而位于節(jié)流孔之后，并隨著流量的大小而變。p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)二、節(jié)流件的工作原理2、靜壓差Δp的產(chǎn)生根據(jù)伯努利方程式和位能、動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)換原理，在流束截面最小處的流體靜壓力最低。同理，在孔板出口端面處，流速增大，因此靜壓力也比原來(lái)低（p2<p1'）。故節(jié)流裝置入口側(cè)靜壓力p1比出口側(cè)靜壓力p2大。Δp

=p1–p2流量越大，流束的局部收縮和位能、動(dòng)能的轉(zhuǎn)換越顯著，節(jié)流裝置入口和出口兩端壓差也越大。p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式1、不可壓縮流體流量方程式分析對(duì)象：截面I和截面II在節(jié)流件前，流體向中心加速，至截面II處流束截面收縮到最小，流動(dòng)速度最大，靜壓力最低，最后流束擴(kuò)張，流動(dòng)速度下降，靜壓力有所升高，直至在截面III處流束又充滿管道。由于產(chǎn)生了渦流區(qū)，致使流體能量損失，故在截面III處?kù)o壓力p3'不等于原先的p1'，產(chǎn)生了壓力損失δp=p1'–p3'。p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式1、不可壓縮流體流量方程式分析對(duì)象：截面I和截面II截面I：節(jié)流件上游，該截面處流體未受節(jié)流元件的影響，靜壓力為p1'，平均流速v1，流束截面直徑（管內(nèi)徑）D，流體密度ρ1截面II：節(jié)流件之后，流束最小截面處，靜壓力為p2'，平均流速v2，流束直徑d'，流體密度ρ2對(duì)于孔徑為d的標(biāo)準(zhǔn)孔板，d'<d；對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和文丘里管，d'=d，換句話說(shuō)，流束最小的截面其實(shí)在標(biāo)準(zhǔn)噴嘴和文丘里管的喉部。p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式1、不可壓縮流體流量方程式（截面I和截面II）假設(shè)管道水平放置，則z1=z2，不可壓縮流體，則ρ1=ρ2=ρ，引入能量損失sw=ξv22/2。c1、c2—管道截面I和II處的動(dòng)能修正系數(shù)；ξ—阻力系數(shù)；p1'、p2'分別為I和II截面處流束中心靜壓力，Pa；v1、v2分別為I和II截面處流體的平均流速，m/s；D、d'分別為I和II截面處流束直徑，m。伯努利方程連續(xù)方程p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式1、不可壓縮流體流量方程式求解平均流速v2得：對(duì)上式進(jìn)行如下處理：1）引入節(jié)流裝置的直徑比β：β=d/D；2）引入流束收縮系數(shù)μ：μ=d'2/d2；3）引入取壓修正系數(shù)ψ：由于截面II的位置隨流量變化而變化，而實(shí)際取壓位置固定的，故用p1、p2代替p1'、p2'時(shí)，同時(shí)，需要引入取壓修正系數(shù)p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式1、不可壓縮流體流量方程式直徑比β：β=d/D；流束收縮系數(shù)μ：μ=d'2/d2；取壓修正系數(shù)ψ：ψ=(p1'–p1')/(p1–p2)最小流束截面積為πd'2/4，則體積流量為：

p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式1、不可壓縮流體流量方程式靜壓力差Δp：Δp=p1–p2；用節(jié)流件開(kāi)孔面積A0：A0=πd2/4代替πd'2/4；定義流量系數(shù)α0：流體的體積流量：

流體的質(zhì)量流量：p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化m3/skg/s第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式1、不可壓縮流體流量方程式目前一般多用流出系數(shù)C（實(shí)際流量值與理論流量值的比值）來(lái)代替流量系數(shù)α0。因此，先確定一個(gè)理想情況，包括：1）無(wú)能力損失，即ξ=0；2）用平均流速代替瞬時(shí)流速無(wú)偏差，即c1=c2=1；3）假定在孔板處流束收縮到最小，即d'=d，μ=1；4）假定截面I和II所在位置恰好為差壓計(jì)兩個(gè)固定取壓點(diǎn)的位置，p1、p2分別等于p1'、p2'

，即ψ=1。p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式1、不可壓縮流體流量方程式流出系數(shù)C：E—漸進(jìn)速度系數(shù)，。用流出系數(shù)C表示的體積流量和質(zhì)量流量分別為：p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)三、流體基本方程式及壓力損失公式2、可壓縮流體流量方程式對(duì)于可壓縮流體，若仍沿用流出系數(shù)C，則計(jì)算出來(lái)的流量偏大。規(guī)定如下：ρ—取節(jié)流件前流體的密度；C和α0—仍取不可壓縮時(shí)的數(shù)值。把流體可壓縮性的全部影響集中用一個(gè)流束膨脹修正系數(shù)ε考慮。即：不可壓縮流體的ε=1；可壓縮流體的ε<1。p3'p2'p2p1'p1Δpv3v2v1v3v2v1δp=p1'–p3'IIIIIIIIIIII流速靜壓節(jié)流元件流速及壓力變化m3/skg/s第二節(jié)差壓式流量計(jì)四、實(shí)用流量方程式式中，qm—質(zhì)量流量，kg/h；qV—體積流量，m3/h；α—流量系數(shù)，與節(jié)流裝置型式、取壓方式、粗糙度、開(kāi)孔面積比m、雷諾數(shù)ReD有關(guān)；ε—流束膨脹系數(shù)；

d—節(jié)流孔開(kāi)孔直徑，mm；Δp—節(jié)流件前后的差壓值，Pa；ρ1—節(jié)流件前流體密度，kg/m3。m3/hkg/h節(jié)流件的直徑比β：β=d/D

開(kāi)孔面積比m=β2第二節(jié)差壓式流量計(jì)五、流量系數(shù)α的確定節(jié)流件形式標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)噴嘴橢圓噴嘴取壓方式角接取壓法蘭取壓孔徑比或節(jié)流裝置開(kāi)孔截面比mm=F0/F=β2流動(dòng)狀態(tài)雷諾數(shù)ReD管道內(nèi)壁粗糙度12345流量系數(shù)α一般由實(shí)驗(yàn)取得第二節(jié)差壓式流量計(jì)五、流量系數(shù)α的確定在選定節(jié)流件和取壓方式后，流量系數(shù)可以認(rèn)為是：α=f(ReD、m)圖中，α0為原始流量系數(shù)，在光滑管道中測(cè)得。實(shí)際流量系數(shù)：α=kα0對(duì)m值相等的同類(lèi)型節(jié)流裝置，流量系數(shù)只是雷諾數(shù)ReD的函數(shù)。雷諾數(shù)ReD越大，流體截面各點(diǎn)的流速越趨于一致，流量系數(shù)α越穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)表明，只有在雷諾數(shù)ReD大于某一界限值Rek（約為105）時(shí)，流體呈現(xiàn)紊流，流量系數(shù)α才趨向定值。標(biāo)準(zhǔn)孔板α0-Re-m實(shí)驗(yàn)曲線α0105ReDRekm=0.7m=0.5m=0.4m=0.2m=0.6m=0.3104k為修正系數(shù)第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置不再需要個(gè)別標(biāo)定，主要按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定設(shè)計(jì)、安裝、使用即可。1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)文丘利管第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件多喉孔板亞音速噴嘴長(zhǎng)頸噴嘴第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（1）標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同心圓形開(kāi)孔的薄板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的光滑錐形。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624.2-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量第2部分：孔板》設(shè)計(jì)規(guī)定和加工。標(biāo)準(zhǔn)孔板實(shí)物圖標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（1）標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)孔板是一塊具有與管道同心圓形開(kāi)孔的薄板，迎流一側(cè)是有銳利直角入口邊緣的圓筒形孔，順流的出口呈擴(kuò)散的光滑錐形。嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2624.2-2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測(cè)量滿管流體流量第2部分：孔板》設(shè)計(jì)規(guī)定和加工。第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（2）標(biāo)準(zhǔn)噴嘴標(biāo)準(zhǔn)噴嘴是一種以管道軸線為中心線的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱體，有ISA1932噴嘴和長(zhǎng)徑噴嘴兩種類(lèi)型。ISA1932噴嘴的結(jié)構(gòu)如圖7–3所示，包括4個(gè)部分：垂直于軸線的平面入口部分A、由B和C兩段弧曲面所構(gòu)成的入口收縮段BC、圓筒形喉部E和用于防止邊緣損傷的保護(hù)槽F。標(biāo)準(zhǔn)噴嘴實(shí)物圖β≤2/3β>2/3第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（2）標(biāo)準(zhǔn)噴嘴垂直于軸線的平面入口部分A由B和C兩段弧曲面所構(gòu)成的入口收縮段BC圓筒形喉部E用于防止邊緣損傷的保護(hù)槽F第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（3）橢圓噴嘴空氣流量測(cè)量噴嘴空氣流量測(cè)量裝置第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件當(dāng)空氣可壓縮性可忽略不計(jì)時(shí)，通過(guò)噴嘴的體積流量和質(zhì)量流量分別為：式中，qV—通過(guò)噴嘴的體積流量，m3/s；qm—通過(guò)噴嘴的質(zhì)量流量，kg/s；Cn—噴嘴流量系數(shù)；An—噴嘴喉部截面積，m2；ρ—空氣密度，kg/m3；Δp—噴嘴前后壓差，Pa。若Re>12000，且噴嘴喉部直徑D>125mm時(shí)，Cn=0.99；對(duì)D<125mm或要求更為精確的流量系數(shù)時(shí)，流量系數(shù)按下式計(jì)算：式中，D—噴嘴喉部直徑，mm；μ—噴嘴喉部空氣的動(dòng)力粘度系數(shù)，kg/s·m。噴嘴流量系數(shù)Cn選取原則第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（4）文丘里管文丘里管按收縮段的形狀不同，分為經(jīng)典文丘里管和文丘里噴嘴。經(jīng)典文丘里管是由入口圓筒段A、圓錐收縮段B、圓簡(jiǎn)形喉部C和圓錐形擴(kuò)散段E組成。標(biāo)準(zhǔn)文丘利管結(jié)構(gòu)圖標(biāo)準(zhǔn)文丘利管實(shí)物圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（4）文丘里管文丘里噴嘴是由圓弧形收縮段、圓筒喉部和擴(kuò)散段組成的。文丘里噴嘴配置夾持環(huán)的文丘里噴嘴第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置1、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件（4）文丘里管標(biāo)準(zhǔn)文丘里管流量計(jì)第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置節(jié)流件前后的差壓Δp=p1–p2是計(jì)算流量的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因此取壓方法相當(dāng)重要。我國(guó)國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置取壓方式為：標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)噴嘴角接取壓法蘭取壓角接取壓標(biāo)準(zhǔn)文丘利管上游取壓口位于距收縮段與入口圓筒相交平面的0.5D處下游取壓口位于圓筒形喉部起始端的0.5d處D–D/2取壓（徑距取壓）第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置

角接取壓法蘭取壓徑距取壓理論取壓損失取壓L1均等于取壓口孔徑（或取壓寬度）的二分之一25.4mmDD2.5DL225.4mm0.5D①0.34~0.84D8DI—I：角接取壓II—II：法蘭取壓III—III：徑距取壓IV—IV：理論取壓V—V：損失取壓第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置徑距取壓（又稱D和D/2取壓）與理論取壓的下游取壓點(diǎn)均在流束的最小截面區(qū)域內(nèi)，該截面是隨流量而變的，在流量測(cè)量范圍內(nèi)流量系數(shù)不是常數(shù)，且無(wú)均壓作用，因此很少采用。但徑距取壓特別適合大管道的過(guò)熱蒸汽測(cè)量。對(duì)于損失取壓（又稱管接取壓），開(kāi)孔比較簡(jiǎn)單，但它實(shí)際測(cè)定的是流體流經(jīng)節(jié)流件后的壓力損失，由于壓差較小，不便于檢測(cè)一般也不采用。廣泛采用的是角接取壓，其次是法蘭取壓。角接取壓的優(yōu)點(diǎn)是具有均壓作用，準(zhǔn)確度和靈敏度高。法蘭取壓結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，容易裝配，計(jì)算也方便，但準(zhǔn)確度較角接取壓低一些。I—I：角接取壓II—II：法蘭取壓III—III：徑距取壓IV—IV：理論取壓V—V：損失取壓第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置（1）角接取壓取壓孔位于孔板或噴嘴上下游兩側(cè)端面處。角接取壓的兩種結(jié)構(gòu)形式：環(huán)室取壓結(jié)構(gòu)和單獨(dú)鉆孔取壓結(jié)構(gòu)。環(huán)室取壓結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：取出壓力口面積而比較廣闊，壓力信號(hào)穩(wěn)定，有利于提高測(cè)量精度。缺點(diǎn)：費(fèi)材料，加工安裝要求嚴(yán)格。環(huán)室取壓結(jié)構(gòu)1—管道法蘭2—環(huán)室3—孔板4—夾緊環(huán)第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置（1）角接取壓?jiǎn)为?dú)鉆孔取壓結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工安裝方便，特別適合大口徑管道的流量測(cè)試。為了取得均勻的壓力，有時(shí)采用帶均壓管的單獨(dú)鉆孔取壓。單獨(dú)鉆孔取壓結(jié)構(gòu)1—管道法蘭2—環(huán)室3—孔板4—夾緊環(huán)第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置（2）法蘭取壓取壓孔軸線與孔板上、下游兩側(cè)端面的距離各位25.4±0.8mm。為了改善取壓效果，可以在孔板上、下游側(cè)規(guī)定的位置上同時(shí)設(shè)有幾個(gè)等角距法蘭取壓的取壓孔，引出后用環(huán)管連通均壓。法蘭取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板示意圖（單位：mm）第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置LBJ系列流量計(jì)裝置安裝示意圖（法蘭取壓無(wú)4、10，冷凝管直接連法蘭）直徑D為50~500mm的管道，孔徑比β為0.32~0.80，雷諾數(shù)ReD為2×104~2×106第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置2、標(biāo)準(zhǔn)取壓裝置（3）適用情況標(biāo)準(zhǔn)孔板標(biāo)準(zhǔn)噴嘴角接取壓法蘭取壓角接取壓直徑D為50~750mm的管道，孔徑比β為0.10~0.75，雷諾數(shù)ReD為2×103~107直徑D為50~1000mm的管道，孔徑比β為0.22~0.80，雷諾數(shù)ReD為5×103~107第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置3、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置使用的流體條件和管道條件①流體充滿圓管并連續(xù)的流動(dòng)；②管道內(nèi)流體流動(dòng)是穩(wěn)定的，流量不隨時(shí)間變化或變化緩慢；③流體必須是牛頓流體，即單相的（近似單相，如高分散度的膠體溶液）、均勻的，流經(jīng)節(jié)流裝置不發(fā)生相變；④流體流動(dòng)在受到節(jié)流件影響前，已達(dá)到充分發(fā)展的紊流，流線與管道軸線平行，不得有旋轉(zhuǎn)流。①必須是直的圓形管道，管道直度可以目測(cè)，圓度要按照標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)；②管道內(nèi)壁應(yīng)潔凈。但可以是光滑的也可以是粗糙的；③節(jié)流件前后要有足夠的直管段長(zhǎng)度。流體條件管道條件標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置對(duì)脈動(dòng)流和臨界流的測(cè)量不適合。第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置3、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置使用的流體條件和管道條件測(cè)量液體時(shí)差壓流量計(jì)安裝示意圖1、；2、管道；3、導(dǎo)壓管；4、差壓計(jì)；5、沉降器；6、集氣器差壓計(jì)在管道下方差壓計(jì)在管道上方第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置3、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置使用的流體條件和管道條件測(cè)量氣體時(shí)差壓流量計(jì)安裝示意圖1、管道；2、節(jié)流裝置；3、導(dǎo)壓管；4、差壓計(jì)；5、沉降器差壓計(jì)在管道上方差壓計(jì)在管道下方第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置3、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置使用的流體條件和管道條件測(cè)量蒸汽時(shí)差壓流量計(jì)安裝示意圖1、節(jié)流裝置；2、冷凝器；3、管道；4、差壓計(jì)；5、導(dǎo)壓管；6、沉降器第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置3、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置使用的流體條件和管道條件測(cè)量腐蝕性液體時(shí)差壓流量計(jì)安裝示意圖1、節(jié)流裝置；2、管道；3、沉降器；4、排水閥；5、導(dǎo)壓管；6、平衡閥；7、沖洗閥；8、隔離器；9、差壓計(jì)第二節(jié)差壓式流量計(jì)六、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置4、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的計(jì)算流量計(jì)算這類(lèi)計(jì)算命題是在管道、節(jié)流裝置、取壓方式、被測(cè)流體參數(shù)已知的情況下根據(jù)測(cè)得的差壓值計(jì)算被測(cè)介質(zhì)流量，屬于校核計(jì)算。常用于使用現(xiàn)場(chǎng)，所依據(jù)的公式是流量基本方程。設(shè)計(jì)節(jié)流裝置這類(lèi)計(jì)算命題是要根據(jù)用戶提出的已知條件（如被測(cè)介質(zhì)、流量、溫度、壓力、管道直徑及材料等），以及限制要求（如管道位置、管道布置情況、局部阻力件形式及常用流量下的允許壓力損失等）來(lái)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置，屬設(shè)計(jì)計(jì)算。第二節(jié)差壓式流量計(jì)七、轉(zhuǎn)子流量計(jì)對(duì)于小流量的測(cè)量，因流體的流速低，要求測(cè)量?jī)x表有較高的靈敏度，才能保證一定的精度。差壓式流量計(jì)對(duì)管徑小于50mm、低雷諾數(shù)的流體的測(cè)量精度是不高的。而轉(zhuǎn)子流量計(jì)則特別適宜于測(cè)量管徑50mm以下管道的流量，測(cè)量的流量可小到每小時(shí)幾升。轉(zhuǎn)子流量計(jì)示意圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)七、轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、量程比大、刻度均勻、直觀性好，可測(cè)量各種液體和氣體的體積流量。2、結(jié)構(gòu)（1）轉(zhuǎn)子（浮子）：鋁、鉛、不銹鋼、硬橡膠、玻璃、膠木、有機(jī)玻璃（2）錐形管：高硼硬質(zhì)玻璃、有機(jī)玻璃，錐度1:20~1:200（3）支撐連接部分轉(zhuǎn)子流量計(jì)示意圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)七、轉(zhuǎn)子流量計(jì)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬轉(zhuǎn)子流量計(jì)第二節(jié)差壓式流量計(jì)七、轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)示意圖流體流經(jīng)的玻璃管，是一個(gè)下小上大的錐形管。轉(zhuǎn)子上升得越高，轉(zhuǎn)子與錐形管的圓環(huán)面積越大，則流量越大。第二節(jié)差壓式流量計(jì)七、轉(zhuǎn)子流量計(jì)3、工作原理轉(zhuǎn)子流量計(jì)與差壓式流量計(jì)一樣都是利用節(jié)流原理測(cè)流量，轉(zhuǎn)子便是節(jié)流件。轉(zhuǎn)子流量計(jì)垂直安裝，流體自下而上通過(guò)錐形管與轉(zhuǎn)子間的環(huán)形縫隙，管中的轉(zhuǎn)子受到向上的推力，轉(zhuǎn)子上升，流通面積增大，速度減小，到達(dá)一定高度靜止不動(dòng)。按照高度與流量的關(guān)系得出流量。（1）向上的作用力：轉(zhuǎn)子的浮力、由于轉(zhuǎn)子的節(jié)流作用產(chǎn)生的壓力差產(chǎn)生的壓差力（2）向下的作用力：轉(zhuǎn)子的重力轉(zhuǎn)子流量計(jì)示意圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)3、工作原理當(dāng)轉(zhuǎn)子平衡時(shí)，有重力=浮力+壓差力式中，ρf—轉(zhuǎn)子密度；Vf—轉(zhuǎn)子體積；ρ—流體密度；Af—轉(zhuǎn)子最大橫截面積。式中，α—流量系數(shù)，與轉(zhuǎn)子形狀、尺寸有關(guān)；A0—轉(zhuǎn)子與錐形管壁之間環(huán)形通道面積。錐角?較小，近似有A0=Ch，得到體積流量與轉(zhuǎn)子高度（h）的關(guān)系：轉(zhuǎn)子流量計(jì)示意圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)3、工作原理1、在任意穩(wěn)定情況下，作用在轉(zhuǎn)子上的壓差是恒定不變的。2、轉(zhuǎn)子與錐形管之間的環(huán)形縫隙的面積A0是隨平衡位置的高低而變化，故是變截面。轉(zhuǎn)子流量計(jì)與節(jié)流裝置的區(qū)別孔板流量計(jì)節(jié)流面積不變流量變化壓差發(fā)生變化轉(zhuǎn)子流量計(jì)壓差不變流量變化節(jié)流面積發(fā)生變化第二節(jié)差壓式流量計(jì)七、轉(zhuǎn)子流量計(jì)4、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的信號(hào)輸出方式錐形管是玻璃的，直接目視轉(zhuǎn)子的位置。在轉(zhuǎn)子內(nèi)安裝磁鐵，錐形管外安裝磁環(huán)隨轉(zhuǎn)子上下移動(dòng)，接通顯示電路。在轉(zhuǎn)子內(nèi)安裝磁鐵，錐形管外安裝雙霍爾磁場(chǎng)傳感器，測(cè)出磁場(chǎng)的水平分量和垂直分量，可確定轉(zhuǎn)子位置。在轉(zhuǎn)子上方安裝一導(dǎo)磁棒，使差動(dòng)變壓器輸出隨轉(zhuǎn)子位置變化。第二節(jié)差壓式流量計(jì)七、轉(zhuǎn)子流量計(jì)5、刻度校正原刻度以水為介質(zhì)式中，ρ0—儀表原刻度時(shí)介質(zhì)密度；ρf—轉(zhuǎn)子材料密度；ρ—在工作狀態(tài)下被測(cè)介質(zhì)的密度；Q—校正后被測(cè)介質(zhì)流量；Q—儀表原刻度時(shí)的流量值。原刻度以空氣為介質(zhì)由于ρf>>ρ0，ρf>>ρ，可簡(jiǎn)化為：校正系數(shù)K2：第二節(jié)差壓式流量計(jì)八、V形錐流量計(jì)高壓p1取自錐體前流體未擾動(dòng)管壁，低壓p2取自錐中心軸處的取壓孔處壓力。或βV為等效直徑比；dV為最大橫截面處圓直徑。V形錐流量計(jì)示意圖V形錐下游形成高頻低幅的小旋渦第二節(jié)差壓式流量計(jì)八、V形錐流量計(jì)普通節(jié)流裝置的最小流通截面為圓形，而V錐流量計(jì)的最小流通截面為環(huán)形。當(dāng)流體流經(jīng)懸掛在管道中的V型錐與管壁所形成的間隙，流體流速加快，在V型錐的最大端達(dá)到最大，在V錐的下游處形成一個(gè)低壓端，從而在V型錐前后產(chǎn)生差壓，基于封閉管道中的能量相互轉(zhuǎn)換的伯努利定律，利用流體的連續(xù)性方程和伯努利方程，即可推導(dǎo)出差壓值的數(shù)學(xué)關(guān)系式。通過(guò)對(duì)差壓的測(cè)量達(dá)到對(duì)流量的測(cè)量。第二節(jié)差壓式流量計(jì)八、V形錐流量計(jì)V形錐流量計(jì)的特點(diǎn)：（1）改善流體的速度分布，達(dá)到自整流作用。（2）可縮短前后直管段（上游側(cè)1~3D，下游側(cè)1D即可）。（3）耐磨損、長(zhǎng)期穩(wěn)定性好、測(cè)量精度高，準(zhǔn)確度優(yōu)于±5%。（4）流體阻力小，僅有2~3kPa。（5）錐后無(wú)積垢死角，適合臟污流體的流量測(cè)量，氣液、氣固、液固二相流體（6）尚未實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。V形錐流量計(jì)示意圖第二節(jié)差壓式流量計(jì)彈性膜片Y形光纖壓差流量計(jì)彈性膜片位移八、Y形光纖壓差流量計(jì)Y形光纖測(cè)節(jié)流前后的壓差：（1）光源發(fā)出的光，通過(guò)光纖照射到彈性膜片上；（2）彈性膜片的位置不同，反射的光強(qiáng)度不同，輸出電壓也不同；（3）接收反射光強(qiáng)度，可測(cè)出作用到膜片上的壓力或壓力差。流量測(cè)量07第七章概述差壓式流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)氣液兩相流的流量測(cè)量能源與動(dòng)力學(xué)院2024年版先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)第三節(jié)渦輪流量計(jì)一、渦輪流量計(jì)的特點(diǎn)渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)。精度高、壓力損失小、量程比大，可測(cè)量多種液體或氣體的瞬時(shí)流量和流體總量。可輸出0~10mA·DC或4~20mA·DC信號(hào)。與調(diào)節(jié)儀表配套控制流量。二、渦輪流量計(jì)的組成渦輪流量變送器指示積算儀渦輪磁電轉(zhuǎn)換前置放大指示積算儀流量渦輪流量變送器渦輪流量變送器原理圖第三節(jié)渦輪流量計(jì)二、渦輪流量計(jì)的組成渦輪流量計(jì)工作原理圖第三節(jié)渦輪流量計(jì)三、渦輪流量變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理導(dǎo)流器是由導(dǎo)向環(huán)（片）及導(dǎo)向座組成，使流體在進(jìn)入渦輪前先導(dǎo)直，以避免流體自旋而改變流體與渦輪葉片的作用角度，從而保證儀表的精度。在導(dǎo)流器上裝有軸承，用以支承渦輪。渦輪是檢測(cè)流量的傳感器，葉片由導(dǎo)磁的不銹鋼材料制成。為減小流體作用在渦輪上的軸向推力，采用反推力方法對(duì)軸向推力自動(dòng)補(bǔ)償。渦輪流量變送器第三節(jié)渦輪流量計(jì)三、渦輪流量變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理由磁鋼和感應(yīng)線圈組成的磁電轉(zhuǎn)換裝置裝在變送器的殼體上。流體通過(guò)變送器時(shí)，渦輪旋轉(zhuǎn)，葉片周期性的改變磁路磁阻，通過(guò)線圈的磁通量發(fā)生周期性變化，因而在線圈內(nèi)感應(yīng)出與流量成比例關(guān)系的脈沖信號(hào)，經(jīng)放大后送入顯示儀表。渦輪流量變送器第三節(jié)渦輪流量計(jì)βUV三、渦輪流量變送器的結(jié)構(gòu)和工作原理式中，U—圓周速度；ω—角速度；n—轉(zhuǎn)數(shù)；r—渦輪葉片平均直徑；β—葉片對(duì)渦輪軸線的夾角。式中，

f—脈沖頻率；Z—渦輪葉片數(shù)。則有：瞬時(shí)流量：累積流量：ξ—流量系數(shù)，表示單位體積流量所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)。N—脈沖總數(shù)。四、渦輪流量計(jì)的安裝使用為保證測(cè)量精度，變送器上游直管段不小于20D，下游側(cè)不小于15D，D為管道直徑。變送器安裝時(shí)，流體方向應(yīng)與變送器銘牌上指示的流向箭頭相符。變送器上游直管段前應(yīng)裝20~60目/in的過(guò)濾器，確保流體中無(wú)雜物。變送器出廠時(shí)是用常溫水標(biāo)定的，若被測(cè)介質(zhì)與常溫水性質(zhì)不同時(shí)，儀表常數(shù)應(yīng)加以修正，或重新用實(shí)際要測(cè)的介質(zhì)標(biāo)定，但對(duì)于運(yùn)動(dòng)粘度≤5cSt的介質(zhì)，不必重新標(biāo)定。第三節(jié)渦輪流量計(jì)流量測(cè)量07第七章概述差壓式流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)氣液兩相流的流量測(cè)量能源與動(dòng)力學(xué)院2024年版先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)第四節(jié)渦街流量計(jì)一、渦街流量計(jì)的特點(diǎn)管道內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件，使用壽命長(zhǎng)，量程比寬，幾乎不受溫度、壓力、密度、粘度等變化的影響。儀表可輸出0~10mA·DC或4~20mA·DC信號(hào)，與顯示儀表配套指示瞬時(shí)流量或流體總量。也可就地顯示，無(wú)需外接電源，在不便外接電源的地方尤為適用?？捎糜趯?duì)氣體、蒸汽、液體等介質(zhì)進(jìn)行流量測(cè)量。流體力學(xué)的卡門(mén)漩渦現(xiàn)象錢(qián)學(xué)森與導(dǎo)師馮卡門(mén)第四節(jié)渦街流量計(jì)二、渦街流量計(jì)的測(cè)量原理卡門(mén)漩渦列墨西哥的瓜達(dá)盧普島形成的卡門(mén)渦街現(xiàn)象自然界中神奇的卡門(mén)漩渦現(xiàn)象第四節(jié)渦街流量計(jì)二、渦街流量計(jì)的測(cè)量原理卡門(mén)漩渦列在流體前進(jìn)的路徑上放置一非流線型的物體，有時(shí)會(huì)在物體后面產(chǎn)生一個(gè)規(guī)則的振蕩運(yùn)動(dòng)，即在物理后面兩側(cè)交替地形成漩渦，并隨著流體流動(dòng)。物體后面所形成的兩列非對(duì)稱漩渦列，稱為卡門(mén)漩渦列。對(duì)于圓柱體，漩渦列滿足穩(wěn)定的條件：lh卡門(mén)漩渦第四節(jié)渦街流量計(jì)二、渦街流量計(jì)的測(cè)量原理旋渦發(fā)生體常見(jiàn)的漩渦發(fā)生體第四節(jié)渦街流量計(jì)二、渦街流量計(jì)的測(cè)量原理物體后面放出漩渦的頻率與物體形狀和流速有關(guān)，對(duì)于圓柱體物體，他們之間的關(guān)系：式中，St—斯特羅哈爾系數(shù)；

d—圓柱形漩渦發(fā)生體的直徑，m；

v1—旋渦發(fā)生體處的平均流速，m/s；

f—旋渦產(chǎn)生的頻率，1/s。St是隨Re而變化，Re在500~150000區(qū)域內(nèi)，St為常數(shù)，對(duì)于圓柱形旋渦發(fā)生體，St=0.2?？烧J(rèn)為，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，旋渦產(chǎn)生的頻率只與流速和特征長(zhǎng)度有關(guān)，與流體的溫度、壓力、密度、粘度和組成成分無(wú)關(guān)。第四節(jié)渦街流量計(jì)二、渦街流量計(jì)的測(cè)量原理在管道中插入旋渦發(fā)生體時(shí)，旋渦發(fā)生體處流通截面積：式中，A1—渦流發(fā)生體處流通截面積，m2；D—管道直徑，m。當(dāng)d/D<0.3時(shí)，可近似為：因此，得到渦街流量計(jì)的體積流量：即體積流量Q與旋渦產(chǎn)生的頻率f成線性關(guān)系，渦街流量計(jì)就是基于這個(gè)原理測(cè)量流量的。第四節(jié)渦街流量計(jì)三、渦街流量計(jì)的流量信號(hào)檢測(cè)旋渦頻率的檢測(cè)方法有許多種。例如：熱敏檢測(cè)法、超聲波檢測(cè)法、電容檢測(cè)法、應(yīng)力檢測(cè)法、電感檢測(cè)法等。檢測(cè)方法類(lèi)別物理效應(yīng)檢測(cè)元件應(yīng)力檢測(cè)法流體局部壓力的變化旋渦發(fā)生體產(chǎn)生的應(yīng)力壓力差壓電元件應(yīng)變片應(yīng)力檢測(cè)法膜片+壓電元件電容檢測(cè)法膜片+電容電感檢測(cè)法膜片+電感應(yīng)力檢測(cè)法可動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)擺旗+應(yīng)變片熱敏檢測(cè)法流體局部流速的變化加熱體的冷卻（溫度變化）熱電阻超聲波檢測(cè)法音速的變化超聲換能器旋渦頻率的檢測(cè)方法第四節(jié)渦街流量計(jì)三、渦街流量計(jì)的流量信號(hào)檢測(cè)熱敏檢測(cè)法：圓柱體表面開(kāi)有導(dǎo)壓孔，與圓柱體內(nèi)部空腔相通?？涨挥筛舭宸殖蓛刹糠?，在隔板的中央部分有一小孔，在小孔中裝有檢測(cè)流體流動(dòng)的鉑電阻絲。熱敏檢測(cè)法原理圖鉑電阻絲第四節(jié)渦街流量計(jì)三、渦街流量計(jì)的流量信號(hào)檢測(cè)當(dāng)旋渦在圓柱體下游側(cè)產(chǎn)生時(shí)，該側(cè)流速降低，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(dǎo)壓孔進(jìn)入空腔，通過(guò)隔板中央部分的小孔，流過(guò)鉑電阻絲，從上方導(dǎo)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(dāng)流體流過(guò)鉑電阻絲時(shí)，就會(huì)帶走熱量，改變其溫度，也即改變其電阻值。熱敏檢測(cè)法原理圖鉑電阻絲電橋輸出信號(hào)頻率fv=2ff——單側(cè)旋渦的發(fā)生頻率第四節(jié)渦街流量計(jì)三、渦街流量計(jì)的流量信號(hào)檢測(cè)當(dāng)圓柱體上方產(chǎn)生一個(gè)旋渦時(shí)，則流體從上導(dǎo)壓孔進(jìn)入，由下導(dǎo)壓孔流出，又一次通過(guò)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(dòng)變化相對(duì)應(yīng)，也既與旋渦的頻率相對(duì)應(yīng)。所以，可由檢測(cè)鉑電阻絲電阻變化頻率得到渦頻率，進(jìn)而得到流量值。熱敏檢測(cè)法原理圖鉑電阻絲第四節(jié)渦街流量計(jì)三、渦街流量計(jì)的流量信號(hào)檢測(cè)三角柱渦街流量計(jì)原理圖流量測(cè)量07第七章概述差壓式流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)氣液兩相流的流量測(cè)量能源與動(dòng)力學(xué)院2024年版先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)第五節(jié)電磁流量計(jì)一、電磁流量計(jì)的工作原理1、特點(diǎn)無(wú)阻流元件，阻力損失極微，流場(chǎng)影響小，精確度高，直流段要求低，而且可測(cè)量含有固體顆粒或纖維的液體，腐蝕性及非腐蝕性的液體。前提是被測(cè)流體必須是導(dǎo)電的，流體的導(dǎo)電率不能低于下限值。電磁流量計(jì)工作原理圖D1—壓簧；2—螺母；3—導(dǎo)電片；4—絕緣墊圈；5—印制電路板；6—測(cè)量導(dǎo)管；7—密封環(huán)；8—電極；9—絕緣襯里第五節(jié)電磁流量計(jì)一、電磁流量計(jì)的工作原理2、原理：根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電動(dòng)勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作垂直于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)的速度成正比，由此再根據(jù)管徑，介質(zhì)的不同，轉(zhuǎn)換成流量。當(dāng)管道內(nèi)徑D確定，磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時(shí)，感應(yīng)電勢(shì)E與體積流量Q具有線性關(guān)系。在管道兩側(cè)各插入一根電極，便可測(cè)出兩電極間感應(yīng)電勢(shì)，再由變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由二次儀表指示被測(cè)流量。儀表常數(shù)電磁流量計(jì)工作原理圖電磁流量計(jì)電路圖第五節(jié)電磁流量計(jì)一、電磁流量計(jì)的工作原理2、原理第五節(jié)電磁流量計(jì)二、電磁流量變送器的結(jié)構(gòu)變送器由測(cè)量管和轉(zhuǎn)換器兩部分組成。測(cè)量管上下兩側(cè)分別繞有馬鞍形的勵(lì)磁線圈。1、為了避免直流磁場(chǎng)產(chǎn)生的直流感應(yīng)電勢(shì)使電極周?chē)鷮?dǎo)電液體電解，導(dǎo)致電極表面極化而減小感應(yīng)電勢(shì)，一般采用交流勵(lì)磁。交流勵(lì)磁有正弦波工頻勵(lì)磁、低頻矩形波勵(lì)磁、高頻勵(lì)磁、雙頻勵(lì)磁、可編程控制勵(lì)磁等。電磁流量變送器勵(lì)磁線圈第五節(jié)電磁流量計(jì)二、電磁流量變送器的結(jié)構(gòu)2、為了避免磁力線被測(cè)量管的管壁短路，測(cè)量導(dǎo)管應(yīng)由非導(dǎo)磁的高阻材料制成，如不銹鋼。為防止感應(yīng)電勢(shì)被短路，內(nèi)壁涂一層絕緣襯里，如環(huán)氧樹(shù)脂。3、為了避免電極被腐蝕流體腐蝕，還有一種無(wú)電極電磁流量計(jì)。在襯里外面兩側(cè)安一對(duì)電容極板，流體切割磁力線產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)，改變電容量。測(cè)電容量的變化便可知流量。有電極無(wú)電極不銹鋼環(huán)氧樹(shù)脂第五節(jié)電磁流量計(jì)三、電磁流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)電磁流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件，阻力損失小，測(cè)量范圍寬（1:100），測(cè)量精度高（最高可達(dá)0.2~0.5%）。在采取防腐襯里的條件下，可以用于測(cè)量各種腐蝕性液體的流量，也可以用來(lái)測(cè)量含有顆粒、懸浮物等液體的流量。輸出信號(hào)與流量之間的關(guān)系不受液體的物理性質(zhì)（例溫度、壓力、粘度等）變化和流動(dòng)狀態(tài)的影響。對(duì)流量變化反應(yīng)速度快，可用來(lái)測(cè)量脈動(dòng)流量。優(yōu)點(diǎn)只能用來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體的流量，要求其導(dǎo)電率不小于水的導(dǎo)電率。不能測(cè)量導(dǎo)電率很低的液體，如石油制品和有機(jī)溶劑等。不能測(cè)量氣體、蒸汽和含有較多氣泡的液體。由于流體感應(yīng)出的電勢(shì)數(shù)值很小，所以要引入高放大倍數(shù)的放大器，并且很容易受外界電磁場(chǎng)干擾的影響。缺點(diǎn)流量測(cè)量07第七章概述差壓式流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)氣液兩相流的流量測(cè)量能源與動(dòng)力學(xué)院2024年版先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)一、容積式流量計(jì)的種類(lèi)第六節(jié)容積式流量計(jì)液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)8腰輪（羅茨）流量計(jì)5活塞式流量計(jì)6圓盤(pán)流量計(jì)4往復(fù)活塞流量計(jì)7濕式流量計(jì)9膜式流量計(jì)10橢圓齒輪流量計(jì)1刮板流量計(jì)2雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)3容積式（定排量）流量計(jì)二、橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)由測(cè)量主體、聯(lián)軸耦合器、表頭三部分組成。測(cè)量主體由殼體及兩個(gè)相互嚙合的橢圓截面的齒輪構(gòu)成。在橢圓齒輪與殼體內(nèi)壁、上下蓋板間圍成的“月牙”形固定容積的空間“計(jì)量室”。第六節(jié)容積式流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)1、表頭；2、聯(lián)軸耦合器；3、上蓋；4、測(cè)量主體；5、橢圓齒輪；6、軸橢圓齒輪流量計(jì)二、橢圓齒輪流量計(jì)檢測(cè)原理：它是使被測(cè)流體充滿具有一定容積的空間，流量計(jì)內(nèi)部有1~2個(gè)轉(zhuǎn)子，在流入口流體壓力作用下使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，使流體從流入口流向流出口。設(shè)轉(zhuǎn)子與流量計(jì)殼體之間的容積已知，則通過(guò)測(cè)量轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，就可得知流體流經(jīng)流量計(jì)的流量；如果測(cè)出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的次數(shù)，就可獲得流體的總體積。第六節(jié)容積式流量計(jì)根據(jù)橢圓齒輪的轉(zhuǎn)速即可得到液體的體積流量Q：式中，n—葉輪轉(zhuǎn)數(shù)，r/s；V0—計(jì)量室標(biāo)定面積（半月形容積），m2。如累計(jì)齒輪轉(zhuǎn)速，便可得到一段時(shí)間內(nèi)流體的總量。由于流體在流量計(jì)入、出口處的壓力P1

P2，當(dāng)A、B兩輪處于(a)所示位置時(shí)，A輪與殼體間構(gòu)成容積固定的半月形測(cè)量室(圖中陰影部分)，此時(shí)進(jìn)出口差壓作用于B輪上的合力矩為零，而在A輪上的合力矩不為零，產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)力矩，使得A輪作順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)B輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，測(cè)量室內(nèi)的流體排向出口；當(dāng)兩輪旋轉(zhuǎn)處于(b)位置時(shí)，兩輪均為主動(dòng)輪；當(dāng)兩輪旋轉(zhuǎn)90

，處于(c)位置時(shí)，轉(zhuǎn)子B與殼體之間構(gòu)成測(cè)量室，此時(shí)，流體作用于A輪的合力矩為零，而作用于B輪的合力矩不為零，B輪帶動(dòng)A輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將測(cè)量室內(nèi)的流體排向出口。當(dāng)兩輪旋轉(zhuǎn)至180°時(shí)，A、B兩輪重新回到位置(a)。如此周期地主從更換，兩橢圓齒輪作連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。當(dāng)橢圓齒輪每旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，流量計(jì)將排出4個(gè)半月形(測(cè)量室)體積的流體。設(shè)測(cè)量室的容積為V，則橢圓齒輪每旋轉(zhuǎn)一周排出的流體體積為4V。三、橢圓齒輪流量計(jì)橢圓齒輪流量計(jì)的特點(diǎn)： 精度高，可達(dá)0.5~1.0級(jí)，用于企業(yè)管理和商品銷(xiāo)售。精度與流體的流動(dòng)狀態(tài)，即Re無(wú)關(guān)，主要依靠被測(cè)介質(zhì)的壓頭推動(dòng)橢圓齒輪旋轉(zhuǎn)而計(jì)量的，被測(cè)液體的粘度愈大，齒輪間隙中泄露的量愈大，引起的誤差愈小，故特別適宜高粘度流體（如重油、聚乙烯醇、樹(shù)脂等，甚至糊狀物）。被測(cè)流體中不能有固體顆粒，否則易將齒輪卡住或引起嚴(yán)重的磨損。流體溫度不能超規(guī)定范圍，否則將由于熱脹冷縮發(fā)生卡死或增加測(cè)量精度。第六節(jié)容積式流量計(jì)三、腰輪（羅茨）流量計(jì)其測(cè)量部分由殼體及一對(duì)表面光滑無(wú)齒的腰輪構(gòu)成，在腰輪與殼體、上下蓋板內(nèi)壁之間形成“計(jì)量室”。由于腰輪的縮腰形狀與橢圓齒輪鼓腰形狀相反，相同直徑下，腰輪流量計(jì)圍成的計(jì)量室空間比橢圓齒輪流量計(jì)的要大，其儀表體積相對(duì)較小。第六節(jié)容積式流量計(jì)腰輪流量計(jì)測(cè)量主體結(jié)構(gòu)1、殼體；2、計(jì)量室；3、腰輪；6、上隔板；7、輸出軸；8、腰輪；9、入口；10、下隔板；12、驅(qū)動(dòng)齒輪；13、出口；15、表頭；17、計(jì)數(shù)器三、腰輪（羅茨）流量計(jì)腰輪每轉(zhuǎn)一周，流量計(jì)輸出四倍計(jì)量室體積的流體，被測(cè)流體的流量與腰輪轉(zhuǎn)數(shù)成正比，腰輪的轉(zhuǎn)數(shù)通過(guò)一定傳動(dòng)比的變速機(jī)構(gòu)傳給計(jì)數(shù)器，并通過(guò)計(jì)數(shù)器的累計(jì)值顯示某段時(shí)間內(nèi)被測(cè)流體的累積體積流量。第六節(jié)容積式流量計(jì)腰輪流量計(jì)工作過(guò)程1—?dú)んw；2—轉(zhuǎn)軸；3—驅(qū)動(dòng)齒輪；4—腰輪；5—計(jì)量室三、腰輪（羅茨）流量計(jì)測(cè)量部分由殼體及一對(duì)表面光滑無(wú)齒的腰輪構(gòu)成，在腰輪與殼體、上下蓋板內(nèi)壁之間形成計(jì)量室。由于腰輪的縮腰形狀與橢圓齒輪鼓腰形狀相反，相同直徑下，腰輪流量計(jì)圍成的計(jì)量室空間比橢圓齒輪流量計(jì)的要大，其儀表體積相對(duì)較小。第六節(jié)容積式流量計(jì)腰輪流量計(jì)工作過(guò)程1—?dú)んw；2—轉(zhuǎn)軸；3—驅(qū)動(dòng)齒輪；4—腰輪；5—計(jì)量室三、腰輪（羅茨）流量計(jì)腰輪流量計(jì)的特點(diǎn)：腰輪流量計(jì)與橢圓齒輪流量計(jì)相比，體積小、流量范圍大、測(cè)量精度高。兩個(gè)腰輪間有微小間隙，對(duì)介質(zhì)清潔度要求低，允許流體含有微小顆粒。腰輪流量計(jì)精度可達(dá)0.2級(jí)，口徑為15~300mm，測(cè)量范圍為2.5~1000m3/h。第六節(jié)容積式流量計(jì)三、立式腰輪流量計(jì)立式腰輪流量計(jì)主要由殼體、腰輪、驅(qū)動(dòng)齒輪、磁性耦合聯(lián)軸器、精度修正器、計(jì)數(shù)器等組成。其流量信號(hào)的顯示以機(jī)械計(jì)數(shù)器就地顯示累積流量為主，可另配光電式脈沖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)輸出。第六節(jié)容積式流量計(jì)LL型立式腰輪流量計(jì)1、手輪；2、修正器；3、油杯；4、出軸密封；5、磁性耦合聯(lián)軸器；6、徑向軸承；7、腰輪軸；8、中間隔板；9、止推軸承；10、止推軸承座；11、機(jī)械計(jì)數(shù)器；12、傳動(dòng)齒輪箱；13、連軸座；14、上蓋；15、驅(qū)動(dòng)齒輪；16、腰輪三、立式腰輪流量計(jì)立式腰輪流量計(jì)雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)刮板式流量計(jì)圓盤(pán)式流量計(jì)、活塞式流量計(jì)、轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)第六節(jié)容積式流量計(jì)立式腰輪流量計(jì)示意圖流量測(cè)量07第七章概述差壓式流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)氣液兩相流的流量測(cè)量能源與動(dòng)力學(xué)院2024年版先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)第七節(jié)超聲波流量計(jì)一、超聲波流量計(jì)的原理流速不同會(huì)使超聲波在流體中傳播的速度發(fā)生變化，通過(guò)分析計(jì)算改變的超聲波信號(hào)，可以檢測(cè)到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。衰減：氣體>液體>固體主要介紹傳播速度差法和多普勒法。人：20～20000Hz蝙蝠：1000～120000Hz超聲波海豚：150～100000Hz超聲波貓：60～65000Hz較人高頻狗：40～50000Hz較人高頻二、傳播速度差法超聲波流量計(jì)通過(guò)測(cè)量超聲波脈沖在順流和逆流傳播過(guò)程中的速度之差來(lái)得到被測(cè)流體的流速。F1到J2超聲波傳播速度為：F2到J1超聲波傳播速度為：得到：測(cè)量速差的方法有：時(shí)差法、相差法和頻差法。第七節(jié)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)原理第七節(jié)超聲波流量計(jì)流量正比于時(shí)間差：二、傳播速度差法超聲波流量計(jì)1、時(shí)差法測(cè)量順、逆流傳播時(shí)由于超聲波傳播速度不同而引起的時(shí)間差。順流傳播時(shí)間為：

逆流傳播時(shí)間為：時(shí)間差為：可以得到流速：超聲波流量計(jì)原理F1、F2：超聲波發(fā)射換能器J1、J2：超聲波接收換能器二、傳播速度差法超聲波流量計(jì)2、相差法測(cè)量順、逆流傳播時(shí)超聲波信號(hào)的相位差。F1和F2發(fā)射角頻率為ω的連續(xù)超聲波，則J1和J2到的信號(hào)相位差為：流量正比于相位差：第七節(jié)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)原理F1、F2：超聲波發(fā)射換能器J1、J2：超聲波接收換能器二、傳播速度差法超聲波流量計(jì)3、頻差法順流和逆流重復(fù)發(fā)射頻率分別為：頻率差為：流量正比于頻率差：第七節(jié)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)原理F1、F2：超聲波發(fā)射換能器J1、J2：超聲波接收換能器三、多普勒法超聲波流量計(jì)利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量：超聲波在傳播路徑上如遇到微小固體顆?；驓馀輹?huì)被散射，多普勒法正是利用超聲波被散射這一特點(diǎn)工作的，所以多普勒法正適合測(cè)量含固體顆?；驓馀莸牧黧w，但由于散射粒子或氣泡是隨機(jī)存在的，流體傳聲性能也有差別。多普勒效應(yīng)是當(dāng)聲源和目標(biāo)之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，會(huì)引起反射聲波與聲源在頻率上的變化，這種頻率變化正比于運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和靜止的換能器之間的相對(duì)速度。式中，θ1—物體至光源方向與物體運(yùn)動(dòng)方向間的夾角；

θ2—物體至觀察者方向與物體運(yùn)動(dòng)方向間的夾角。第七節(jié)超聲波流量計(jì)多普勒法超聲波流量計(jì)原理圖三、多普勒法超聲波流量計(jì)從發(fā)射換能器（發(fā)射晶體T1）發(fā)射的超聲波束遇到流體中運(yùn)動(dòng)著顆?；驓馀荩俜瓷浠貋?lái)由接收換能器（接收晶體R1）接收。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的多普勒頻移與流體流速成正比：第七節(jié)超聲波流量計(jì)多普勒法超聲波流量計(jì)原理圖1—發(fā)射換能器；2—管道；3—散射粒子；4—接收換能器發(fā)射晶體T1接收晶體R1四、超聲波流量計(jì)的安裝超聲波流量計(jì)由換能器與轉(zhuǎn)換器組成。換能器安裝分為固定安裝和可移動(dòng)安裝。固定安裝有短管型和插入型，其中插入型適用于大型管道，測(cè)量精度遠(yuǎn)低于短管型?？梢苿?dòng)安裝的換能器安裝在測(cè)量管道外表面，安裝時(shí)不需要切割管道，維修時(shí)不需要切斷流體，但不能用于襯里或結(jié)垢太厚的管道，以及襯里與內(nèi)壁剝離或銹蝕嚴(yán)重的管道。第七節(jié)超聲波流量計(jì)管段型插入型外夾型四、超聲波流量計(jì)的安裝傳播時(shí)間法超聲波流量計(jì)的換能器常用單通道、雙聲道等幾種，最多到六聲道。單聲道換能器布置有Z法（透射法）和V法（反射法）。流體以管道軸線為中心對(duì)稱分布，且沿管道軸線平行地流動(dòng)，采用直接透過(guò)法（又稱Z法）。當(dāng)流速不對(duì)稱分布、流動(dòng)的方向與管道軸線不平行或存在著沿半徑方向流動(dòng)的速度分量時(shí)，采用反射法（又稱V法）。第七節(jié)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)安裝示意圖透射法（Z法）反射法（V法）四、超聲波流量計(jì)的安裝雙聲道有X法、2V法和平行法。當(dāng)安裝距離受到限制時(shí)，可采用交叉法（X法）。換能器一般均交替轉(zhuǎn)換。2V法是在垂直相交的兩個(gè)平面上測(cè)量線平均速度。一般認(rèn)為四條測(cè)量線路就可滿足工程需求。平行法是配置多線路測(cè)量的方式，可在一定程度上消除流速分布不對(duì)稱、不均勻和旋渦等對(duì)測(cè)量的影響。第七節(jié)超聲波流量計(jì)（a）直接透過(guò)法（Z法）

（b）反射法（V法）（c）交叉法（X法）

（d）2V法（e）平行法四、超聲波流量計(jì)的安裝第七節(jié)超聲波流量計(jì)集成支架-現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)遠(yuǎn)程安裝-小管徑遠(yuǎn)程安裝-大管徑五、超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)流體中不插入任何元件，對(duì)流速無(wú)影響，也沒(méi)有壓力損失；能用于任何液體（含有顆粒，懸浮物的介質(zhì)；污水處理；冷卻循環(huán)水；活性污泥；泥漿；礦漿；電廠飛灰水；選礦液；含水原油），也能測(cè)量氣體的流量；非接觸式儀表，適于測(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量；量程比較寬，可達(dá)5:1；輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點(diǎn)。2、缺點(diǎn)只能用于測(cè)量200°C以下的流體；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。第七節(jié)超聲波流量計(jì)六、超聲波的其他用途測(cè)距、定位、通訊、遙控、聲吶、勘探、清洗、焊接、殺菌、碎石、醫(yī)學(xué)、軍事第七節(jié)超聲波流量計(jì)超聲波測(cè)量液位超聲波防盜報(bào)警器六、超聲波的其他用途測(cè)距、定位、通訊、遙控、聲吶、勘探、清洗、焊接、殺菌、碎石、醫(yī)學(xué)、軍事第七節(jié)超聲波流量計(jì)縱波探傷表面波探傷流量測(cè)量07第七章概述差壓式流量計(jì)渦輪流量計(jì)渦街流量計(jì)電磁流量計(jì)容積式流量計(jì)超聲波流量計(jì)質(zhì)量型流量計(jì)氣液兩相流的流量測(cè)量能源與動(dòng)力學(xué)院2024年版先進(jìn)熱動(dòng)力測(cè)試技術(shù)一、引言第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)溫度/壓力體積1體積2質(zhì)量1=質(zhì)量2質(zhì)量1體積1質(zhì)量2體積2在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料平衡，熱平衡以及儲(chǔ)存、經(jīng)濟(jì)核算等所需要的都是質(zhì)量，并非體積，所以在測(cè)量工作中，常需將測(cè)出的體積流量乘以密度換算成質(zhì)量流量。但由于密度隨溫度、壓力而變化，所以在測(cè)量流體體積流量時(shí)，要同時(shí)測(cè)量流體的壓力和密度，進(jìn)而求出質(zhì)量流量。在溫度、壓力變化比較頻繁的情況下，難以達(dá)到測(cè)量的目的。這時(shí)便用質(zhì)量流量計(jì)來(lái)測(cè)量質(zhì)量流量，而無(wú)需再人工進(jìn)行上述換算。思考：為什么要測(cè)量質(zhì)量流量？一、引言1、間接式質(zhì)量流量計(jì)

（1）壓力溫度補(bǔ)償式差壓流量計(jì)（2）壓力溫度補(bǔ)償式體積流量計(jì)2、直接式質(zhì)量流量計(jì)

（1）科里奧利式（2）熱式質(zhì)量流量計(jì)（TMF）托馬斯流量計(jì)/邊界層流量計(jì)/旁路管流量計(jì)（3）沖量式質(zhì)量流量計(jì)（沖板）（4）差壓式質(zhì)量流量計(jì)（孔板+定流量泵）（5）雙渦輪式質(zhì)量流量計(jì)第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)非連續(xù)的，直接測(cè)量m=Σmi連續(xù)的，間接測(cè)量m=ρVmi二、直接式質(zhì)量流量計(jì)直接式質(zhì)量流量計(jì)是指流量計(jì)的輸出信號(hào)能直接反映被測(cè)流體質(zhì)量流量的儀表，在原理上與介質(zhì)所處的狀態(tài)參數(shù)（溫度、壓力）和物性參數(shù)（黏度、密度）等無(wú)關(guān)。1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)時(shí)能產(chǎn)生與流體質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理制成的?？评飱W利力（Coriolisforce）是以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)的一種慣性力。法國(guó)人古斯塔·加斯佩德·科里奧利在1835年最先用數(shù)學(xué)方法來(lái)描述并在氣象觀測(cè)中得到證實(shí)，從此，人們把它稱作科里奧利效應(yīng)?？评飱W利提出，在旋轉(zhuǎn)體系中進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，由于慣性作用，有沿著原有運(yùn)動(dòng)方向繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，但是由于體系本身是旋轉(zhuǎn)的，在經(jīng)歷了一段時(shí)間的運(yùn)動(dòng)之后，體系中質(zhì)點(diǎn)的位置會(huì)有所變化，而它原有的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向，如果以旋轉(zhuǎn)體系的視角去觀察，就會(huì)發(fā)生一定程度的偏離。第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)二、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)核心部件是測(cè)量管（振動(dòng)管），主要有彎曲形（如U形、Ω形、S形、B形、雙Q形、雙J形，圓環(huán)形、長(zhǎng)圓環(huán)形等）、直管形（單直、雙直）等，按測(cè)量管的數(shù)目可分為單管型、多管型以及四管型等。第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)典型的測(cè)量管管型圖二、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)驅(qū)動(dòng)線圈熱電阻(RTD)檢測(cè)線圈流量管連接管線連接傳感器和變送器，提供電源，信號(hào)通訊變送器對(duì)檢測(cè)線圈傳輸來(lái)的信號(hào)進(jìn)行處理二、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)

在雙管型質(zhì)量流量計(jì)當(dāng)中，入口處的分流管把流入的介質(zhì)均等地一分為二，送到兩根測(cè)量管中，這樣保證了100%的介質(zhì)流經(jīng)測(cè)量管。

兩根測(cè)量管由于驅(qū)動(dòng)線圈的作用，產(chǎn)生以支點(diǎn)為軸的相對(duì)震動(dòng)。當(dāng)測(cè)量管中有流量時(shí)，產(chǎn)生如圖所示的科里奧利現(xiàn)象。二、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)在每個(gè)流量管上，均有一組磁鐵/線圈組，稱之為入口檢測(cè)線圈和出口檢測(cè)線圈。由于相對(duì)振動(dòng)，線圈在磁鐵的磁場(chǎng)做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)，在內(nèi)部回路產(chǎn)生交流電信號(hào)。該信號(hào)能準(zhǔn)確地反映線圈組間的相對(duì)位移和相對(duì)速度。通過(guò)監(jiān)測(cè)該交流信號(hào)，可判斷測(cè)量管的運(yùn)行狀態(tài)。二、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)以一根U形管為例，任一端均可作為流體的進(jìn)口或出口，設(shè)從下面進(jìn)入，從上面流出。當(dāng)U形管以T形簧片寬端為固定端作垂直于圖面方向的振動(dòng)時(shí)，U形管振動(dòng)相當(dāng)于繞固定端的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，管內(nèi)流動(dòng)的流體將受到科里奧利力的作用，同時(shí)流體對(duì)U形管產(chǎn)生一個(gè)大小相等、方向相反的作用力。由于流速和角速度矢量方向相互垂直，在U形管兩直段中流速v1和v2方向相反，兩直管段受到的科里奧利力F1和F2方向也相反第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)m為單側(cè)管長(zhǎng)度為L(zhǎng)的U形管單側(cè)直管段包含的流體質(zhì)量，kg；v為流體的速度，m/s；ω為U形管振動(dòng)時(shí)繞固定端的瞬時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，s–1科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理圖二、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)U形管振動(dòng)到其最大振幅點(diǎn)時(shí)，垂直方向的角速度為零，科里奧利力也為零，扭轉(zhuǎn)角為零。只有在振動(dòng)行程的中間位置，振動(dòng)管振動(dòng)角速度最大，科里奧利力和扭轉(zhuǎn)角也最大，通過(guò)檢測(cè)扭力矩（或者扭轉(zhuǎn)角）就可以獲得流體的質(zhì)量流量。F1和F2使U形管產(chǎn)生一個(gè)繞O–O軸的交變力矩M若流體流過(guò)單側(cè)直管段的時(shí)間為t，則有v=L/t，qm=m/t，qm為質(zhì)量流量，kg/s，上式可以改寫(xiě)為第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理圖二、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)設(shè)U形管的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)為Ks，扭角為θ，則U形管的反力矩為M1，即平衡時(shí)，M=M1，則可以得到當(dāng)U形管的結(jié)構(gòu)確定后，r和L為常數(shù)，如果振動(dòng)頻率一定，則ω為恒定值，質(zhì)量流量qm即與扭轉(zhuǎn)角θ成正比，用光電檢測(cè)器測(cè)出扭轉(zhuǎn)角θ即可確定質(zhì)量流量qm值。第八節(jié)質(zhì)量型流量計(jì)科里奧利質(zhì)量流量計(jì)原理圖二、直接式質(zhì)量流量計(jì)1、科里奧利質(zhì)量流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)準(zhǔn)確度高，一般為0.25級(jí)，最高可達(dá)0.1級(jí)；動(dòng)態(tài)特性好；可實(shí)現(xiàn)直接的質(zhì)量流量測(cè)量，與被測(cè)流體的溫度、壓力、黏度和組分等參數(shù)無(wú)關(guān)；不受管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的影響，無(wú)論是層流還是湍流都不影響測(cè)量準(zhǔn)確度，對(duì)上游側(cè)的流速分布不敏感，無(wú)前后直管段要求；無(wú)阻礙流體流動(dòng)的部件，無(wú)直接接觸和活動(dòng)部件，免維護(hù)；