自动检测技术61流量检测概述

检测技术基础（第6章流量测量）天津大学电气与自动化工程学院[e-mail]提纲6.1概述6.2涡轮流量计6.3容积式流量计6.4浮子流量计6.5旋涡流量计6.6节流流量计6.7电磁流量计6.8超声流量计6.9质量流量计6.10流量计校验•流量测量的复杂性：介质对象的多样性：液体、气体、多相流。液体：粘性的影响；气体：压缩性、理想气体与真实气体（蒸汽）的影响；流动状态：层流、湍流（紊流）、介质温度、压力均有很大影响。造成流量测量的复杂性，流量仪表的多样性。（1）流量：体积流量：标准状态下体积流量：标准状态:工况状态：压力P温度TuAtVqVsm/3uAqV3600hm/36.1.1流量测量中的常用物性参数vNNVNqTPPTqMPaPN101.0KTN2936.1概述质量流量：累积流量、流量总量：VmquAtmqskg/Vmqq6.3ht/tqdtqVvttv21tqdtqmmttm21（2）流体密度不可压缩性流体（一般指液体），可压缩性流体（一般指气体）普通气体Vm3/mkgccTPPTNNN定压预热过程a-b（由273.15K的水加热到温度为Ts)；定压汽化过程b-c-d（由Ts的水到全部变为Ts的饱和汽）；饱和蒸汽的定压过热d-e（由Ts的饱和蒸汽变到温度为T的过热蒸汽）。水蒸汽的发生全过程真实气体——饱和蒸汽密度表或绝对压力饱和蒸汽温度饱和蒸汽密度绝对压力饱和蒸汽温度饱和蒸汽密度MPa℃kg/m3MPa℃kg/m30.199.70.58831.41957.10380.2120.11.12881.5198.37.59280.3133.41.65071.6201.48.0820.4143.52.16281.7204.38.57180.5151.82.66831.8207.19.06160.6158.83.16921.9209.89.5520.7164.93.66652.0212.410.0430.8170.44.16162.1214.810.5350.9174.34.65442.2217.211.0281.0179.95.14512.3219.511.5211.1184.15.63672.4221.812.0161.2187.96.1252.5223.912.5111.3191.66.6143)(pf)(tf真实气体——过热蒸汽密度表3/mkg温度（℃）压力(MPa)1502002503003504000.11.040.930.830.760.690.650.21.581.391.251.141.050.970.32.121.871.681.521.401.290.42.352.111.911.751.620.52.842.542.302.111.950.63.332.972.692.462.270.73.833.413.082.822.600.94.864.303.883.543.261.15.915.204.674.263.921.47.556.585.895.364.931.98.987.977.216.622.411.4910.119.118.332.914.1712.3211.0510.073.417.0314.6113.0211.843.916.9915.0513.634.922.0719.2617.306.330.0825.5322.66),(tpf（3）流体的粘度平板上流层间的内摩擦力dhduATuh单位面积上的内摩擦力，即内摩擦压力：η——动力粘度，单位，常用P（泊）、cP(厘泊)dhduSPa·SPacP·1013SPa·103水的动力粘度柴油机油温度t℃0206010020400401.791.010.470.285631213844212)(tf运动粘度：sm/2Stsm4210/1smcSt/10126斯St，厘斯cStSPacP·10136.1.2管内流动基本知识（1）层流和湍流雷诺数：无量纲数，相似准则。R2320eDeeDRR时为层流，否则为湍流。圆管临界雷诺数：uDuDuLRe雷诺实验例题：水管向V=500mL的容器中灌水，一般水龙头的直径，水的若以层流状态灌满一杯水，所需时间？SPaSPa33101001.133/10mkgmmmD01.010解：SPaSPa33101001.12300ReuDmmmDmkg01.010/1033smDu/23.01001.0102300230033smlsmuDq/18/108.123.001.0443522mLV500sqVt2818500（2）速度分布：220()4fgJurrhJLfh水头损失；J水力坡度，表示单位长度上的水头损失,由管壁粗糙度决定。对流量测量具有直接的作用，测中心流速得到流量。在层流状态下：uAtVqV圆管截面上平均流速：2max00|4rgJur220()4gJurrmax20218urgJAudAu在湍流状态下：max0nuyur00~yrRen4×1031/60.8910.7941.1×1051/70.9060.8202.2×1061/100.9330.862max021uury处maxuu沿程压力损失、局部压力损失沿程损失：层流湍流经济流速：液体0.5~2m/s气体5~25m/svp2vpuAtVqV（3）流动基本方程（重点）①连续性方程——质量守恒在任意形状的管道上，任意截取截面A1,A2在Δt时间流入A1：1111tAum在Δt时间流出A2：2222tAum质量守恒m1=m2，即222111AuAu（3）流动基本方程（重点）①连续性方程——质量守恒1122vuAuAq常数则：12c对于不可压缩流体：111222muAuAq常数对于可压缩流体：复习：普物——机械能守恒E1=E21u2u1h2h光滑平板，无摩擦0212112222211EEmumghmumgh0)]21()21[(211222ughughm（3）流动基本方程②伯努力方程——能量守恒复习：普物——功能原理W=E2-E1光滑平板，无摩擦1u2u1h2hF外力对物体所做的功等于它的机械能增量12EEWFLW)]21()21[(211222ughughmFL（3）流动基本方程②伯努力方程——能量守恒)21()21(12122212mghmumghmuEE)21()21(121222ghughuma1b1和a2b2两段流体机械能的增量为：②伯努力方程——能量守恒m——流体的质量；h1、h2——流体的高度；u1、u2——流体的速度；p1、p2——流体的压力；ρ1、ρ2——流体的密度。②伯努力方程——能量守恒m——流体的质量；h1、h2——流体的高度；u1、u2——流体的速度；p1、p2——流体的压力；ρ1、ρ2——流体的密度。理想流体内摩擦力为零。流体从a1b1流到a2b2过程中，外力的总功为：tuApuApW)(222111VtuAtuA2211a1b1和a2b2两段流体体积相等：VppW)(21故：②伯努力方程——能量守恒m——流体的质量；h1、h2——流体的高度；u1、u2——流体的速度；p1、p2——流体的压力；ρ1、ρ2——流体的密度。12EEW根据功能原理:Vm流体不可压，密度均为ρ，由得：)21()21()(12122221ghughuVVpp)21()21(12122212ghughumEEVppW)(21考虑到A1和A2的任意性，上式写成一般形式：常量ghup221——伯努力方程常量221up流管高度差的影响可以略去时，简化成：结论：流管截面积小处流速大，压力小；流管截面积大处流速小，压力大。即：222212112121ghupghup)21()21()(12122221ghughuVVpp流量检测技术中常用管内流动基本方程（1）连续性方程——质量守恒常数2211AuAu（2）伯努力方程——能量守恒2222112121upup常数（不可压缩，理想流体）按测量原理分类：容积式、速度式、6.1.3流量测量仪表的分类按应用领域分类：计量仪表，过程控制仪表。差压式、质量式。