第1页：3.6.1基本概念
3.6.1基本概念
- 6流量测量1）流体流动状态及速度分布
- 流动状态层流(线性)流湍流过度流流动状态变换示意
- 管道内流体流动速度分布试验比托管测速示意
第2页：流量定义
流量定义
- 流量
- 单位时间内流经管道(通道)中某截面的流动介质的数量体积流量单位时间内通过某截面的流体的体积，用符号qA表示，单位为m3/s。定义式:如果流体在该截面上的流速处处相等，则可简写为A：管道截面积
第3页：质量流量单位时间内
质量流量单位时间内
- 通过某截面的流体的质量，用符号qm表示，单位为kg／s。
- 定义式
- ρ：截面A中某一微元面积dA上的流体密度。
- 如果流体在该截面上的密度和流速处处相等，则质量流量可简写为体积流量与质量流量关系
第4页：流体总量在某段时间内
流体总量在某段时间内
- 描述式
- 注意：对于流动体系，压力和温度的变化将引起流体密度的改变。
- ♦液体
- △T = 10℃△ρ＜1％ρ♦气体：△T = 10℃（或△p = 10kg）△ρ≈3％ρ
第5页：流量检测计的构成、检测方法
流量检测计的构成、检测方法
- 和分类①构成流量计通常由一次装置和二次仪表组成。
- 一次装置安装于流道的内部或外部，根据流体与之相互作用关系的物理定律产生一个与流量有确定关系的信号的装置，一次装置亦称流量传感器。
- 二次仪表（显示仪表）接受一次装置的输出信号，给出相应的流量值大小。
第6页：方法分类流量检测体积流量质量
方法分类流量检测体积流量质量
- 流量直接法(容积)间接法直接法(推导法)间接法(速度)测定单位时间内排出的标准固定体积的数量。
- 测定管道内流体平均流速，并乘以管道截面积。
- 检测元件输出信号直接反映质量流量。
- 同时测量两个相关参数，通过运算求取质量流量速度式差压式根据流体力学理论，通过截流元件前后压差反映流量。
第7页：体积流量测量方法分类表
体积流量测量方法分类表
a.b.质量流量测量方法分类表仪表名称类别椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、旋转活塞式等容积式流量计体积流量计节流式流量计、均速管流量计、弯管流量计、靶式流量计、浮子流量计等差压式流量计涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等速度式流量计仪表名称类别体积流量经密度补偿或温度、压力补偿求得质量流量间接式质量流量计质量流量计科里奥利流量计、热式流量计、冲量式流量计等直接式质量流量计
第8页：3.6.2节流式流量检测仪表
3.6.2节流式流量检测仪表
1）节流式流量计组成节流元件导压及保护装置差压测量装置管道
第9页：测量依据
测量依据
- 利用流体在管道中通过阻力件时在阻力件两端产生的压力差与流体流速关系测量流体流量。
- 节流过程及节流元件
- 节流过程：流体流过阻力件而造成的流束收缩及压力变化的过程；节流元件：流量测量中造成节流过程的阻力件。
第10页：标准节流元件
标准节流元件
2）
第11页：演示图
演示图
- 孔板
- 文丘里管孔板流量计工作原理文丘里管流量计工作原理实体操作示意实体操作示意
第12页：标准孔板标准孔板及应用
标准孔板标准孔板及应用
- 特点
- 具有与管道同心圆孔、两面平整且平行的金属薄圆平板，
- 圆孔的入口有尖锐的直角边缘，并朝着流动方向。
- 圆孔直径d由所选取的差压计量程而定，一般使用场合开孔半径（r）与管道半径（R）之比β(d/D)值为0.2～0.75。
- 结构简单，体积小，加工方便，成本低。
- 测量精度较低，压力损失较大，而且只能用于清洁的流体。
第13页：标准喷嘴A
标准喷嘴A
b.：入口端面B：第一圆弧面C：第二圆弧面F：圆筒形喉部，（= 0.3d)D：管道直径d：开孔直径β：直径比
第14页：长颈喷嘴
长颈喷嘴
第15页：喷嘴应用
喷嘴应用
- 特点：
- 由两个圆弧曲面构成的入口收缩部分和与之相接的圆筒形喉部组成，β值为0.32～0.8。
- 喷嘴的形状适应流体收缩的流型，压力损失较小，测量精度较高。
- 结构比较复杂，体积大，加工困难，成本较高。
- 喷嘴具有坚固性，一般选择喷嘴用于高速的蒸汽流量测量。
第16页：文丘里管
文丘里管
- 具有圆锥形的入口收缩段和喇叭形的出口扩散段。
- 可使压力损失显著地减少，并有较高的测量精度。
- 加工困难，成本最高，一般用在有特殊要求如低压损、高精度测量的场合。
- 它的流道连续变化，所以可以用于脏污流体的流量测量，
- 在大管径流量测量方面应用较多。
第17页：节流式流量测量检测原理
节流式流量测量检测原理
- 截面1
- 流体未受节流件影响，流束充满管道，参数：A1，p1，v1，ρ1。
- 截面2
- 经节流件后流束收缩的最小截面，参数：A2，p2，v2，ρ2。
- 截面3
- 永久的压力损失δp。
第18页：流量方程设流体为不可压缩
流量方程设流体为不可压缩
- 的理想流体；流经节流元件时流体不对外作功；与外界没有热能交换；流体本身没有温度变化。
- 根据伯努利方程，水平管道能量方程式及连续性方程：用节流元件开孔面积A0替代A2，ρ：流体密度；ρ1= ρ2= ρA1：管道截面积，A2：最小收缩截面面积
第19页：管道流体平均流速
管道流体平均流速
流量方程（流量与差压之间的关系式）注意在上式推导中的近似、假设：–忽略压力损失，–以孔板开孔面积代替流束收缩最小截面积，–(p10-p20)是理论压差，不易测量–侧壁取压代替中心取压引入修正系数α对上式作修正。
第20页：体积流量
体积流量
- E：渐进速度系数，C：流出系数。
- 通过节流装置的实际流量值与理论流量值之比实践证明，α只与流体雷诺系数Re有关，当雷诺数大于某一数值（界限雷诺数）时，α可以认为是一个常数。
- 质量流量：
第21页：雷诺数Re雷诺数是一个无因次
雷诺数Re雷诺数是一个无因次
- 雷诺数定义式
- D：管道直径；v：流体平均流速；ρ：流体密度η：流体黏度；说明流动状态Re流体各质点平行于管路内壁有规则地流动状态层流<2100介于层流与湍流之间过度流2100~4000流体各质点前向流动同时，亦具有横向流动状态湍流>4000
第22页：流量系数
流量系数
（α）与雷诺数（Re）关系结论：β一定时，α只是Re的函数，当雷诺数大于某一数值（界限雷诺数）时，流量系数α可以认为是一个常数。
第23页：可压缩流体流量方程引入流束膨
可压缩流体流量方程引入流束膨
- 胀系数ε修正上述流量方程。流量方程：
- 节流式流量测量中，流量与差压之间呈非线性。非线性补偿方法：增加开方环节。使得差压计输出与差压之间关系为：0 <ε< 1
第24页：流体密度ρ修正公式被测
流体密度ρ修正公式被测
- 流体密度与设计时的流体密度不等时，应对流体指示值进行修正。
- 修正公式
- 设流量系数不变，根据流体公式有qv’、ρ’：实际工作状态下流体流量和密度；qv、ρ：流量指示值及设计时流体密度。
第25页：节流元件取压方式及安装
节流元件取压方式及安装
- 使用条件①取压方式角接取压、法兰取压、径距取压
- 角接取压示意图（适用于孔板、喷嘴、文丘里管）：
第26页：法兰取压示意图
法兰取压示意图
（适用于孔板）
第27页：2取压示意
2取压示意
D-D/（适用于孔板）
第28页：标准孔板使用范围
标准孔板使用范围
②（d和D的单位用mm）角接取压法兰取压D（D/2）取压d≥12.550≤D≤10000.20≤β≤0.755000≤Re(0.20≤β≤0.45)1260β2D≤Re10000≤Re（0.45<β）
第29页：标准节流元件应用条件
标准节流元件应用条件
- 管道要求节流装置仅适用于测量圆形管道流量，管径Dmin≥50mm安装管道应有恒定的横截面积的圆筒形管道；目测检查管道应该是直管道；在节流装置前后直管段上，内壁表面应无可见坑凹、毛刺和沉积物，对相对粗糙度和管道圆度均有规定。
- 一般利用参数K描述管道的粗糙度，同时规定了截流元件上有管道的粗糙度。
- 应用时可查表获得。
第30页：直管段长度
直管段长度
b.：根据节流元件前后的阻力件的安装确定直管段长度；参照表：注意：若直管段长度大于括号内数值而小于括号外数值时所测流量极限相对误差应加±5%。
第31页：安装
安装
- ①节流式流量计的安装节流件开孔必须与管道同轴；节流件方向不能装反；管道内部不得有突入物；节流件装置附近不得安装测温元件或开设其他测压口。
- 应遵循使用手册的要求。
- 引压管路的安装引压导管应按被测流体的性质和参数要求使用耐压、耐腐蚀的管材，引压管内径不得小于6mm，长度最好在16m以内。
- 引压管应垂直或倾斜敷设，其倾斜度不得小于1：12，倾斜方向视流体而定。
第32页：保护差压计与节流元件之间应加
保护差压计与节流元件之间应加
- 投运步骤开表
- 开平衡阀→同时开两侧切断阀→关平衡阀停表：开平衡阀→同时关两侧切断阀
第33页：差压计安装示意图
差压计安装示意图
④a.被测流体是液体管道底部取压，保证导压管内充满液体
第34页：被测流体为气体管道顶部取压
被测流体为气体管道顶部取压
b.，保证导压管中仅有气体
第35页：蒸汽流量测量保证导压管内冷凝
蒸汽流量测量保证导压管内冷凝
c.水位相同。
第36页：1某节流式流量计
1某节流式流量计
- 例，满量程为10kg／s，当流量为满量程的65％和30％时，试求流量值在标尺上的相应位置(距标尺起始点)，设标尺总长度为100mm。解：
- 流量计不带开方器，标尺长度与流量的关系为有：qm= l0kg／s时，l= l00mm，K=1mm／kg·s-1；q65％= 10×65％=6.5kg／sl65％= 42.25mm，q30％= 10×30％=3.0kg／s，l30％= 9.0mm
- 流量计带开方器，标尺长度与流量为线性关系q’65％= 6.5kg／s，l’65％= 65.0mm，q’30％= 3.0kg／sl’30％= 30.0mmK=10mm／kg·s-1
第37页：2某节流式流量计
2某节流式流量计
- 例用于测量水蒸气流量，设计时的水蒸气密度为ρ=8.93kg／m3。
- 但实际使用时被测介质的压力下降，使实际密度减小为8.12kg／m3。
- 试求当流量计读数为8.5kg／s时，实际流量为多少?由于密度变化使流量指示值产生的相对误差为多少?解密度变化时，实际流量可由流量关系式求得：相对误差：
