第10章流量传感器及其应用课件.ppt

第10章流量传感器及其应用
第10章流量传感器及其应用
概述
基本概念

流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量流量之分。
设流体的密度为,质量流量与体积流量之间的关系为:
或
当流体通过管道横截面各处的流速相等时,体积流量还可以用下式计算:

使用体积流量时,必须同时给出流体的压力和温度。
累计流量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m3或kg表示。
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(1)密度:表示单位体积中物质的量,其数学表达式为
对于液体,在常温常压下,压力变化对其容积影响甚微,所以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。对于气体,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。
二者之间的关系为:v =h/r。
(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。
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(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。

流量测量方法






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容积式流量传感器
椭圆齿轮流量传感器
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经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,所以体积流量为
图10-1 椭圆齿轮流量传感器原理图
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腰轮流量传感器
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。
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10-2 腰轮流量传感器原理图
图10-3 凸轮式流量传感器原理图
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差压式流量传感器
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%。
差压式流量传感器主要由节流装置和差压计(或差压变送器)组成。
测量原理与流量方程

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可以互相转换,流速加快必然导致静压力降低,于是在节流件前后产生静压差,且,此即节流现象。静压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。
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体积流量基本方程式

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质量流量基本方程式
两式中各参数的意义和单位规定如下:
为体积流量,m3/s; 为质量流量,kg/s。
为流量系数,可由实验确定。通常根据节流件形式、管道情况、雷诺数、流体性质、取压方式等查表得到。
为流体膨胀的校正系数,~。不可压缩流体时;可压缩性流体时。
为节流件开孔面积,m2。当已知节流件开孔直径d(m)时, 。
为流体密度,kg/m3。
为节流件前后的压力差,Pa。
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标准节流装置
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
1-上游直管段;2-导压管;3-孔板;4-下游直管段;5、7-连接法兰;6-取压环室
全套节流装置