第四章 流速与流量测量.ppt

第四章_流速与流量测量
§ 流速的测量
§ 皮托管测速法
皮托管测量原理
L型皮托管
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我们把没有粘性的流体称为理表示：一般可分为质量流量qm和体积流量qV。 两者之间满足以下关系：
在国际单位制中，qm的单位为kg/s，qV的单位为m3／s。
二、流量测量方法
1．容积法 ； 2．速度法； 3．质量法
三、流量测量系统
流量测量系统一般由传感器、信号传输、信号转换装置和流量显示及计算装置四部分组成。
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传感器感受流量Q的变化，Q可以是质量流量qm或体积流量qV，其输出为与流量有关的某个物理量，如差压、速度等。信号转换装置将输出量转变成相应的电信号，然后由显示积算装置直接显示瞬时流量或对瞬时流量积分得到累积流量。
四、流量计的校验与标定
流量计的标定是一件比较困难的工作，因为流量是质量或体积对时间的导数，难以由定义直接做出流量单位的标准器。一般是在流量不变的前提下，使流体连续流入标准容器V中，精确测量流体流动的起止时间和流入容器的流体总量，用平均流量代替瞬时流量作为标准。因此，在累积时间内，必须保证流体流动高度稳定，并且计时和计量都要足够准确。
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一、涡轮流量计的组成及测量原理
涡轮流量计由两部分组成：变送器和指示积算器。变送器完成将被测流量转换成一定频率的脉冲信号输出，指示积算器接受变送器输出的脉冲信号，将其转换、放大、运算、逻辑计数，显示瞬时流量和累积总量。
涡轮流量计实质上为一零功率输出的涡轮机，其变送器主要由涡轮、导流器、磁电转换器组成，结构如图4-2所示。壳体和导流器由不导磁材料制成。导流器的作用是支承叶轮并导直流体的流动，以减少流体自旋及涡漩的干扰。

涡轮流量计结构
1—涡轮；2—支承；3—永久磁钢；4—感应线圈；
5—壳体；6—导流器
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（1）流量一转速的转换原理 当涡轮处于匀速转动的平衡状态时，假设不计叶轮转动的摩擦阻力、流体粘性阻力及感应线圈中感应电流所引起的电磁反作用力矩的影响。设涡轮叶片与轴线的夹角为θ，叶轮的平均半径为r0，流体的流通面积为A0，流体流经叶轮相应半径r0处的轴向流速为v0切向流速为vg，故有式中 C——与叶轮参数、轴向流速分布有关的系数； ——平均流速。
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（2）叶轮转速的测量 在涡轮流量计中，叶轮的转速是通过磁电转换的原理来测量的，输出信号为代表转速的脉冲频率信号。磁电装置中的永久磁钢上绕有线圈，当叶片转动经过永久磁钢的顶部时，因叶片为导磁材料而改变原磁路的磁阻，从而使磁通发生变化，故在线圈上感应出电势信号。显然电势信号是脉动式的，其频率为
f = zn
式中 z —— 涡轮上的叶片数。
式中 ——仪表常数。
在一定时间间隔内对流量进行积分时，得累积的总流量为：
式中 N——在t1到t2时间间隔内流过QV流体时输出的脉冲数。
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仪表常数ζ的意义为单位体积流量输出的脉冲数。从理论上说，在一定条件（流体性质、状态、变送器结构、流量一定）下，ζ是一个常数。当上述条件变化时，ζ值也随之变化。这是因为上述条件都将能影响到式中的参数C。在前述qV ～n关系推导的前提条件中，流体的粘滞阻力将会影响流通截面A0上的流速分布，这种影响也表现为C的变化。从理论上研究各种因素对C的影响较为复杂，对于涡轮流量计，反映C值变化的是仪表常数ζ，它是根据实际情况标定的，而且在使用的范围内按实际标定出的ζ值是常值。下图是仪表常数ζ随Re变化的特性曲线。实际上，涡轮流量计出厂时。ζ值由厂家