Flow measurement
流量测量基本概念
按测量目的分类：
- 瞬时流量：单位时间内流过管道某一截面的流体的数量
- 累积流量：瞬时流量在某一时段的累计量
按测量方法和结构分类：
- 测体积流量
- 容积法（直接法）：排除流体固定容积数。
- 速度法（间接法）：平均流速×面积。差压式、电磁式、涡轮式、旋涡式、超声式
- 测质量流量：单位时间内通过某截面的流体的质量
差压流量计
基本配置：节流装置，差压信号管路，差压计 节流装置：标准孔板
工作原理：利用节流件前后差压和流速关系，通过差压值获得流体的流速。 (流速增加，静压力降低，节流件前后压差越大。)
流动连续性方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒方程）为基础，根据流量和差压的关系计算。体积流量 和质量流量 可以表示如下：
q_{v}=F_{0}\;a \sqrt{ \dfrac{2g}{\rho} \times \Delta p } \quad q_{m}=F_{0}\;a \sqrt{ 2g\rho \times \Delta p }\quad q_{m}=q_{v}\times \rho \end{align}$$ $$\begin{align} q_{v}=K \sqrt{ \dfrac{\Delta p}{\rho} }\quad q_{m}=K \sqrt{ \Delta p\cdot \rho } \end{align}$$ - $q_{v}$ 体积流量，$q_{m}$ 质量流量 - $a$ 流量系数 - $F_{0}$ 节流装置流通面积 ### 电磁流量计 测量原理：法拉第电磁感应定律。 要求：磁场均匀分布恒定；**被测液体是非磁性的、导电的**，电导率均匀各向同性，流速轴对称分布。 $$\begin{align} e=BD \bar{u} \end{align}$$ ### 旋涡流量计 利用流体振动原理测量流量。 涡街流量计：使用卡曼涡街原理。 ### 超声流量计 检测流体流动对超声束的作用来检测流量。 ### 容积流量计 椭圆齿轮流量计：每转一周排出流体总量为半月形容积 $v$ 的四倍，$n$ 齿轮转动次数。$q_{v}=4nv$ *** ### 科里奥利力流量计 **测量原理**：流体在振动管中产生**与质量流量成正比**的[[科里奥利力\|科里奥利力]]。 电磁装置使得 U 形管以垂直于 U 形管的平面上下振动，流体在 U 形管内流动，在入口处和出口处的流动方向不同，产生力矩的方向不同，使得 U 形管扭曲，产生扭转角。 流速越快，U 形管扭曲的程度越大，**质量流量的大小和扭曲角的大小成正比**。 也可测量液体或气体的密度，测量精度高、适应性范围广。 ### 热式质量流量计 **测量原理**：利用传热原理测量流量，根据**流动的流体和热源之间热量交换关系**进行测量。 （流体流动，热传导带走热量。如果要保持原设定温度差，需要加热电流供应热量。） - 热分布式质量流量计：加热及测温元件都置于流体管道外，与被测流体不直接接触。 - 浸入式热式质量流量计：气体流过检测件时，温度随气流流速而变。 ### ~~间接式~~ 不同仪表组合得到物理量，进行数学运算间接得到流体的质量流量 节流式流量计 $$\begin{align} q_{v}=K\sqrt{ \dfrac{\Delta p}{\rho} }\quad \Rightarrow\quad \Delta p=K_{1} \rho q_{v}^{2} \end{align}$$ 乘法器，测量压差、密度，将两个量相乘再开根号，得到 $q_{m=}\rho q_{v}$ 质量流量 密度计测 $\rho$、体积流量计测出 $q_{v}$，乘法器运算得到得到 $q_{m=}\rho q_{v}$ 质量流量 零点检验、示值校验 ### 仪表选用步骤 #### 1. 仪表性能 精确度、重复性、线性度、上下限流量和范围度、压力损失、输出信号特性、响应时间 #### 2. 流体特性 流体：温度、压力、密度，黏度、化学腐蚀与结垢 #### 3. 安装条件 安装方向、流动方向、上下游段管道状况、阀门位置 #### 4. 环境条件方面 环境温度、湿度、大气压、安全性、电气干扰 #### 5. 经济方面 安装费用、运行费、维护费