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流量传感器及其应用


流量
量是指单位时间内流过管道横截面的流体的数量,也称为瞬时流量
流量又有体积流量和质一之分。
设流体的密度为,质量流量与体积流量之间的关系为:
qP或
当流体通过管道横截面各处的流速相等时,体积流量还能修用下式计
q=VA
使用体积流量时,必须同时给出流体的压力和温度。
是指一段时间内流体的总流量,即瞬时流量对时间的累积。总
流量的单位常用m或kg表示
流量检测中常用的物理量
(1)密度:表示单位体积中物质的量,其数学表达式为
关于液体,在常温常压下,压力变化对其容积影响甚微,因此工程上通
常将液体视为不可压缩流体,即可不考虑压力变化对液体密度的影响
而只考虑温度对其密度的影响。关于气体,温度、压力对单位质量气体
的体积影响很大,因此在表示气体密度时,必须指明气体的工作状态
(温度和压力)
(2)黏度:是表征流体流动时内摩擦黏滞力大小的物理量,有动力
黏度和运动黏度。
之间的关系为
(3)雷诺数Re:是表征流体情况的特征数。其计算公式为
式中,为管径;为流速;r为流体密度;h为动力黏度;为运动黏度。
(4)温度体积膨胀系数:当流体的温度升高时,流体所占有的体积将会
增加。温度体积膨胀系数是指流体温度每变化1℃时其体积的相对变化率
(5)压缩系数:当作用在流体上的压力增加时,流体所占有的体积将会
缩小。压缩系数是指当流体温度不变,所受压力变化时其体积的变化率
1012流量测量方法
容积法
节流差压法


流体振动法
质量流量测量法


传感器的活动壁是一对互相啮合的椭圆齿轮,它们在被测流体压差的推
动下产生旋转运动。
两个齿轮交替或同时受差压作用并保持不断地旋转,被测介质以初月形
空腔为单位一次又一次地通过椭圆齿轮被排至出口。显然,椭圆齿轮每
转动一周,排出4个初月形体积的流量,因此体积流量为
qv=4nV
图10-1圆齿轮流量传感器原理图

腰轮流量传感器又叫罗茨式流量传感器,它的运动部件是一对表面无齿而
光滑的腰轮
图10-2腰轮流量传感器原理图
3刮板式流量传感器
刮板式流量传感器的运动部件是两对刮板,分为凸轮式和凹线式两种。
图10-3凸轮式流量传感器原理图

差压式流量传感器又叫节流式流量传感器,它是利用流体流经节流装置
时产生压力差的原理来实现流量测量的,它的使用量大概占全部流量仪
表的60%~70%
差压式流量传感器要紧由节流装置和差压计(或差压变送器)组
031测量原理与流量方程
测量原理
当连续流动的流体遇到安装在管道中的节流装置时,由于流体流通面积
突然缩小而形成流束收缩,导致流体速度加快:在挤过节流孔后,流速又
由于流通面积变大和流束扩大而降低。由能量守恒定律可知,动压能和静
压能在一定条件下能够互相转换,流速加快必然导致静压力降低,因此在
节流件前后产生静压差
且AP=吡明节流现象静差的大小
与流过的流体流量之间有一定的函数关系,因此通过测量节流件前后的静
压差即可求得流量
.流量方程
体积流量差不多方程式
qv=asLo,Ap=aFo(P1-P2
质量流量差不多方程式
2p(P1-P2)
两式中各参数的意义和单位规定如下
9为体积流量,m3s;4m为质量流量,kgs。
α为流量系数,可由实验确定。通常依照节流件形式、管道情况、雷诺数、
流体性质、取压方式等查表得到
E为流体膨胀的校正系数,通常在09~10之间。不可压缩流体时E=1
可压缩性流体时g<1
F为节流件开孔面积,m2。当节流件开孔直径d(m)时,F0
P为流体密度,kg/m3
4为节流件前后的压力差,Pa

标准节流装置是由标准节流件、标准取压装置和上、下游侧阻力件
以及它们之间的直管段所组成。


(1)标准孔板
(2)标准喷嘴