4-1流量检测的基本概念

第四章流量测量及变送冶金仪表培训教材四第一节流量检测的基本概念阮为斌2014.12第一节流量检测的基本概念一流量与流量计1.流量(1)瞬时流量(q)：单位时间内通过某一截面的流体数量当流体以体积表示时称为体积流量，用qv表示，单位m3／s；当流体以质量表示时称为质量流量，用qm表示，单位kg／s。质量流量与体积流量的关系：qm＝ρqv,ρ为流体密度。(2)累积流量(Q)：一段时间内流过某一截面流体的总量，也称为积分流量，是瞬时流量对该段时间的积分。累积体积流量的计量单位为立方米(m3);累积质量流量的计量单位为千克(kg)；瞬时流量与累积流量的关系：21ttqdtQ第一节流量检测的基本概念第一节流量检测的基本概念2.流量计用于测量流量的计量器，通常由一次装置和二次仪表组成。质量流量是物质的固有属性不随外界条件发生变化，是反映流量的最好方法；求质量流量时，由于流体的密度受流体工作状态的影响，在用体积流量表示时，要给出流体的压力和温度；对于液体，压力变化对密度的影响非常小，一般可以忽略不计；温度对密度的影响要大一些，一般温度每变化10℃，液体的密度变化约在1％以内。3.说明第一节流量检测的基本概念二流体物性参数与管流基础知识1.流体的密度单位体积的流体所具有的质量VM流体密度是温度和压力的函数，流体密度通常由密度计测定，某些流体的密度可查表求得。第一节流量检测的基本概念2.流体粘度(1)流体粘性：实际流体在流动时有阻止内部质点发生相对滑移的性质；(2)流体的粘度：表示流体粘性大小的参数。温度上升，液体粘度下降，气体粘度上升。通常采用动力粘度和运动粘度来表征流体粘度；动力粘度（两个相距1m，面积1m2，相对速度1m/s移动时相互作用力）；运动粘度（动力粘度/流体密度）；(3)粘度是温度和压力的函数，可由粘度计测定，有些流体的粘度可查表求得。第一节流量检测的基本概念3.流体的压缩系数和膨胀系数(1)流体的压缩性：在一定的温度下，流体体积随压力增大而缩小的特性(2)流体的膨胀性：在一定压力下，流体的体积随温度升高而增大的特性第一节流量检测的基本概念(3)流体的压缩系数：流体的压缩性用压缩系数表示，定义为：当流体温度不变而所受压力变化时，其体积的相对变化率。pVVk1第一节流量检测的基本概念(4)流体的膨胀系数：流体的膨胀性用膨胀系数表示，定义为：在一定的压力下，流体温度变化时其体积的相对变化率。TVV1流体膨胀性对测量结果的影响较明显，无论是气体还是液体均须予以考虑。第一节流量检测的基本概念4.管流类型把流体充满管道截面的流动叫管流(1)单相流和多相流：管道中只有一种均匀状态的流体流动称为单相流，如只有单纯气态或液态流体在管道中的流动；两种不同相的流体同时在管道中流动称为两相流；两种以上不同相的流体同时在管道中流动称为多相流。第一节流量检测的基本概念(2)层流与紊流：层流：层流中流体沿轴向作分层平行流动，各流层质点没有垂直于主流方向的横向运动，互不混杂，有规则的流线，层流状态流体流量与流体压力降成正比；紊流：紊流状态管内流体不仅有轴向运动，而且还有剧烈的无规则的横向运动，紊流状态流量与压力降的平方根成正比。第一节流量检测的基本概念第一节流量检测的基本概念vdRd5.雷诺数雷诺数是表征流体流动时惯性力与黏性力之比。利用细管直径d，可求出雷诺数Rd，v——细管中的平均流速η——流体的运动黏度d——管径第一节流量检测的基本概念利用雷诺数可以判断流动的形式。如果雷诺数小于某一值时，可判断为层流，而大于此值时则判断为紊流。Re2320，层流Re2320，紊流第一节流量检测的基本概念6.流体基本方程(1)连续性方程对于可压缩流体的定常流动，连续性方程可表达为：ρ1v1A1=ρ2v2A2=qm=常数对于不可压缩流体，则ρ为常数，方程可简化为：v1A1=v2A2=qv=常数A1A2--Ⅰ、Ⅱ截面积ρ1ρ2--流体密度；v1v2--流体平均速度。第一节流量检测的基本概念常数2222222111vpgZvpgZ(2)伯努利方程当无粘性、不可压缩流体在重力作用下在管内定常流动时，伯努利方程可表达为：第一节流量检测的基本概念g--重力加速度；Z1、Z2--截面Ⅰ和Ⅱ相对基准线的高度；p1、p2--截面Ⅰ和Ⅱ上流体的静压力；v1、v2--截面Ⅰ和Ⅱ上流体的平均流速。伯努利方程说明，流体运动时，单位质量流体的总机械能(位势能、压力能和动能)沿流线守恒，且不同性质的机械能可以互相转换。常数2222222111vpgZvpgZ位能压力能动能位能压力能动能＋＋＋＝＋第一节流量检测的基本概念四流量检测方法与仪表按照检测量的不同，流量检测方法可以分为体积流量检测和质量流量检测，按照检测原理不同，流量检测方法有可分为差压法、速度法、容积法和质量法。第一节流量检测的基本概念1.差压法流体通过管道中阻力件时产生的压力差与流量之间有确定的关系，通过测量差压值求得流体的体积流量。基于这种检测方法的流量检测仪表有节流式流量计、均速管流量计、转子流量计、靶式流量计和弯管流量计等。第一节流量检测的基本概念第一节流量检测的基本概念节流流量计均速管流量计转子流量计靶式流量计2.速度法速度法是以流量测量管道内流体的平均流速，再乘以管道截面积求得流体的体积流量的。基于这种检测方法的流量检测仪表有涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计和超声波流量计等。第一节流量检测的基本概念电磁流量计超声波流量计第一节流量检测的基本概念涡街流量计涡轮流量计3.容积法容积法是在单位时间以标准固定体积对流动介质连续不断地进行测量，以排出流体固定容积数来计算流量。基于这种检测方法的流量检测仪表有如椭圆齿轮流量计、活塞式流量计和刮板流量计等。第一节流量检测的基本概念腰轮流量计旋转活塞流量计金属刮板流量计第一节流量检测的基本概念4.质量法质量流量的检测分为直接法和间接法两种。直接式质量流量计直接测量质量流量；间接式质量流量计是同时测出容积流量和流体的密度而自动计算出质量流量的。质量流量计测量精度不受流体的温度、压力和黏度等影响，是一种新型的正处于发展中的仪表。第一节流量检测的基本概念第一节流量检测的基本概念第一节流量检测的基本概念第一节流量检测的基本概念第一节流量检测的基本概念第一节流量检测的基本概念