流速及流量测量1

第七章

流速及流量测量

第一节流速测量一．机械法测量流速二．散热率法测量流速动压法激光多普勒测速一．机械法测量流速1．种类：翼式、杯式杯式翼式适用范围：以前：风速范围为15—20m/s以内，只能测量流速的平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指示。目前：测速范围为0.25—30m/s，并且可测量流速的瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。2.测量原理空气通过转杯时，推动叶片转动。根据叶片的转速推算流体流速一．机械法测量流速AVM-03风速计风速计檔位测量范围分辨率误差M/S0.3-45.00.1±3%or0.1位KNOTS0.6-88.00.1±3%or0.1位ft/min60-880010±3%or10位Km/hr1-140.00.1±3%or0.1位温度(AVM-03)℃0-600.1±0.8温度(AVM-03)℉32-1400.1±1.5二．散热率法测量流速原理：散热率与流体的流速成正比。1．热线风速仪测量方法：恒电流法、恒温法ITT→vI→v恒流型恒温型当气流速度较小，可不考虑流体的可压缩性，并认为他的密度为常数，建立伯努利方程：三．动力测压法测量流速1．原理

AB结论：测出全压和静压即可测得流体流速。_________动力测压法基本公式对于可压缩性气体总压和静压之间关系式为：在通风空调工程中，气体流速一般低于40m/s，空气温度为20℃，常温下音速为343m/s，可压缩性修正系数绝热指数马赫数所以气体的可压缩性程度对于动压的影响很小，一般情况下可忽略。（1+ε）=1.00341.测量原理国标中规定：测压管的使用上限流速马赫数M<0.25，测量下限流速在全压孔的Re>200。上限或下限的规定都是为了避免造成过大的测量误差。

1.测量原理2．静压的测量PJ（1）测量原理：（2）静压管：用细管弯成L形，头部为圆球形，在水平测量端的表面上均匀布置测压孔，一般至少为6个，另一端接压力表，用来测量静压。注意：①在不影响静压管强度的前提下，减少静压管直径D，从而减少对气流的影响。②测压孔开在距离管柱8—10D，距离端部3—6D。使测得静压不受管柱和端部影响。③静压管尽可能放置的与气流方向一致，偏离方向应在不灵敏度范围之内。④测压孔一般为0.5—1.0mm，太小易堵，太大则加入部分动压。2．静压的测量（3）壁面测量静压测压孔直接开在管壁上，要求测量孔附近的壁面要光滑平整，孔轴要与壁面垂直，孔径一般为0.5mm。

3．总压的测量测量仪器：L形毕托管。

4．毕托管将测量的全压和静压用引出管引出，与差压计相接即可测量动压。实际应用的毕托管的公式为：kp为速度校正系数，一般情况下毕托管在使用之前需要进行标定，以确定速度校正系数。（1）L形毕托管：标准形毕托管，想知道分类吗（2）T形毕托管：迎着流体的开口端测量流体的总压，背着流体的开口端测量流体的静压。一般用于测量含尘浓度较高的空气流速，速度校正系数一般为0.83—0.87。例如测量烟气流速。继续看吧四．激光多普勒测速技术激光多普勒测速仪是利用随流体运动的微粒散射光的多普勒效应来获得速度信息，静止的激光光源发射的激光照射到随流体运动的粒子上，同时粒子又将接收到的光波向外散射，当静止的光接收器接收散射光时，光接收器所收到的散射光频率fs与静止光源的光波频率f0之差与运动粒子的速度成正比。这个差值就叫多普勒频率。

四．激光多普勒测速技术四．激光多普勒测速技术1．流量：单位时间内流过流体的量，亦称瞬时流量。2．总流量：在一段时间内流过流体量的总和，也可用在这段时间内对瞬时流量的积分。3．平均流量：总流量除以得到总流量的时间间隔称该段时间内的平均流量。第二节流量测量概述定义二．qm—质量流量kg/sqw—重量流量kgf/sqv—体积流量m3/s转换关系：标准体积流量：温度为20℃，压力为一标准大气压测得的体积流量为标准体积流量。表达方式1．差压式流量计：如：毕托管、孔板、喷嘴、文丘里管、转子流量计等2．速度式流量计：流体推动叶轮旋转，叶轮转速与流速成正比。如：水表、涡轮流量计。3．容积式流量计：流量计在被测流体的推动下，将流体一份份封闭在测量腔体内，并一份份推送出去，根据单位时间内推送出去的体积数实现流速的测量。4．其他类型流量计：电磁流量计、涡街流量计、超声波流量计、质量流量计等。流量计分类第三节差压式流量计一．利用毕托管测量流量利用毕托管可以测得管道内流体的流速，但毕托管所测得的是点流速，而由于流体的粘性作用，管道内截面上各点的分布并不均匀，而要想得到管道内流体的流量需要得到管道内的平均流速，而管道内哪一点的流体流速等于平均流速呢？

问题？（1）层流：r0=0.7071R（2）紊流：r0=0.762R所以如果知道被测流体的状态，可根据流体的流速分布情况布置测点，先看看管道内流体的速度分布吧以等环面法为例：圆形管道将截面分成面积相等的数个同心圆环。一般n>=5，直径小于300mm时，n=3按中间矩形法布置测点。在每一个圆环内布置测点，测点所在圆周恰将圆环面积平分，推荐均布四个。平均流速等于各点平均测点的选择二．利用节流装置进行流量测量组成：节流装置、导压管、显示仪表信号变换仪表组成（以孔板为例）伯努利方程：流体的连续运动方程：结论：截面2处流速最大。截面2处流体的静压最低。1.节流件的工作原理P1P2实际测量值假设流经管道的流体为不可压缩的流体，对截面1、2列写：代入2式由1式得：连续运动方程：（1）伯努利方程：（2）2.流量基本方程式m3/skg/s用实际测得的压差代替，d’用孔板的开口孔径d代替，用β表示，并且采用一流出系数C或流量系数α。上述公式为：

d继续看吧若流体为可压缩性流体，则kg/s流量系数α由实验决定，与节流件形式、取压方式、RED、m管道粗糙度有关。kg/s继续看吧m3/s3．标准节流装置（1）标准节流装置取压方式标准喷嘴：角接取压标准孔板：角接取压环室取压

直接钻孔取压法兰取压文丘里管：角接取压想知道结构图吗？法兰取压的取压孔轴线与孔板上下游两侧端面的距离各为25.4±1mm。角接取压的取压孔位于孔板或喷嘴上下游两侧端面处。看看吧（2）流体条件及管道要求1）标准节流装置只适用于圆形截面的管道中单项、均质流体的流量，流体应充满圆管并连续稳定流动，流速应小于音速，流体在到达节流件前应是充分发展的紊流。2）节流件上下游的直管段长度应符合标准的要求。

双管差压计、双波纹管差压计、电容式差压变送器等。若直接显示流量，仪表内需要有开方器。4．配套仪表思考题：采用孔板、差压变送器组成的测量系统测量管道内流体的流量。已知差压变送器的量程为0—0.6KPa，输出4—20mA，对应流体的流量为0—。1.当仪表的指示流量为3.0m3/s时，对应的孔板两端的输出压差为多少？2.当差压变送器的输出为12mA时，流体的流量为多少？三．转子流量计恒压降变截面流量不同转子的高度不同（1）当压差ΔP对浮子产生向上的作用力与介质对浮子的浮力之和等于浮子重量时，浮子就处于平衡状态。（3）随着流量减少，差压ΔP减小，所以浮子下降，（2）随着流量的增加，差压ΔP增大，所以浮子上升。看看原理吧由上面两式由于锥度小，流量公式流量公式转子流量计在出厂时，对于测量气体的流量计，是以空气标定流量的，对于测量液体的流量计是以水标定流量的。当转子流量计用于其他气体或液体流量测量时，应进行密度修正。对应的校正系数为：（1）介质为液体刻度校正（2）介质为空气或刻度校正HH50系列智能金属管浮子流量计四．动压平均管（阿纽巴管、笛形管）测量平均动压，即测量平均流速。第五节叶轮式流量计一．水表分类：根据水流特点：切线流：单流束、多流束竖式流：轴流式：根据流量指示部分位置：湿式水表：流量指示部分处于水中干式水表：流量指示部分处于空气中。大家都见过水表吧二．涡轮流量计1.传感器组成详细结构二．涡轮流量计涡轮磁电转换前置放大显示仪表转数脉冲当仪表系数k一定时，输出的脉冲频率与流量成线性关系2.工作原理因此在应用涡轮流量计时，尽量使仪表工作在平直部分。3.仪表系数特点：精度高，量程比大，惯性小，耐高压，适应温度范围广，要求介质洁净安装：保持水平，减少摩擦，防止涡轮卡死，仪表前要有15D的直管段，后有5D的直管段。且一般前要加过滤器。4.特点与安装8030涡轮式流量传感器

专为轻腐蚀性无固态的液体设计，整体涡轮和电子模板可通过卡式插头快速方便地连接，传感器产生一个与流量成比例，便于发送和处理的频率信号。

技术参数

管径内孔15…50(1/2＂…2＂)介质温度0℃…+100℃测量范围0.3…10m/s(通径15管子0.3m/s流速相当于3L/min流量)测量误差≤±(0.5%O.F.S+2.5%O.R)环境温度0℃…+60℃最高线性误差≤±0.5%O.F.S(10m/s)额定压力PN16bar重复精度测量值的0.4%管接头不锈钢输出信号晶体管PNP和NPN集壳体PC

电极开路最大100mA外壳IP65(带电缆插头)

频率0…200Hz涡轮聚偏二氟乙烯电源电压12…30VDC轴及轴承陶瓷第六节电磁流量计当导体在磁场中切割磁力线时，将产生电动势，该电动势的大小与磁感应强度B、导体长度L、垂直于磁力线方向的运动速度成正比。若三者垂直，法拉第定律

B—磁感应强度GsD—管道直径m—平均流速m/s工作原理外壳、磁轭、励磁线圈、电极、测量导管注意：1．为了防止磁力线被测量导管的管壁短路，导管由非导磁的材料组成。2．当采用导电材料作导管，测量导管与电极之间需要加内衬。变送器结构测量精度高，一般为1.0级；可以测量含有固体颗粒或纤维或带有腐蚀性的液体；直管段要求低；被测液体需要导电。特点HDLDE电磁流量计

广泛适用于石油、化工、冶金等领域，用于

电导率大于

5us/cm的导电液体的流量测量。

测量管内无活动及阻流部件，无压力损失，测量不受介质的密度、粘度、温度、压力和导电率变化的影响。选用衬里材料及电极材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性。低频矩形波励磁，不受工频及现场各种杂散干扰影响。主要技术指标

1、准确度等级：0.5级、1级

2、量程比：1：20

3、最大流速范围：0.3～10m/s

4、规格(口径):

10、15、20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、250、300、350、400、500、600、700、800、900、1000(mm)

5、输出信号：

脉冲信号：0～2KHz,幅度：0～5V；模拟信号：0～10mADC，负载能力为0～1.5千欧；4～20mADC,负载能力为0～75千欧第七节超声波流量计顺向：逆向：测量原理一般情况下，即:上式可写成：缺陷：必须已知声速c，并且声速常随着温度的变化而变化，给测量带来测量误差。因此需要进行声速修正。1.时差法顺向：逆向：声循环频率差：结论：流速只与频率差有关，与声速无关，消除了声速的影响2.声循环法二．分类固定式便携式主要特点；使用方便，和被测介质不接触，所以不干扰流场。

发射器接收器L想知道分类吗PT300+便携式超声波流量计

英国梅克罗尼公司

便携:

主机体积小，仅相当于一本英文字典大小，设计符合人体力学，便于在操作现场单手控制，重量轻，不到1.5KG仪器主机和所有附件都可放置在随机配置的防水箱中，只需将便携箱带至现场就可以完成所有工作

PT300+便携式超声波流量计

使用方便，操作简单：使用者只需知道管道的尺寸和材质，就可以出色地检测出各项参数

通过主机面板上的按键可以设置高级功能

标准配置内存储器，可储存53000个数据，储存时间间隔从5秒钟到1小时可调，可随

时将数据下载到计算机或打印机中

PT300+便携式超声波流量计

DCT7088便携式时差流量计

宝丽声DCT7088是目前先进的便携式时差流量计，主要针对干净液体设计，主要参数:

流速范围：±0～15m/s精度：流速大于0.3m/s时±0.5%流速流速小于0.3m/s时±0.01m/s线性：0.9mm/s灵敏度：0.3mm/s管径范围：25～5000mm显示：两行40字符LCD背光显示探头温度：-40～150℃存储：65000个重量：4.9kg第八节涡街流量计当两列旋涡间距为h，同列中相邻旋涡间距为l，对于圆柱体当满足时，旋涡体稳定。Sr为斯特劳哈尔系数1.测量原理卡门旋涡列Lh公式中的流速为圆柱体与管道的流通截面积的流速，即对应的流通面积不是管道的横截面积。在d/D小于0.3时，流通面积可用近似公式：则体积流量为：注意在测量腔内装一恒流铂电阻或热敏电阻，温度高于流体温度，流体通过电阻带走热量，改变铂电阻的阻值，铂电阻阻值的改变频率与旋涡频率相对应。2.流量信号的检测三角柱涡街流量计LUGB型涡街流量传感器

采用国际先进技术而特别设计LUGB型涡街流量传感器，性能更稳定，抗振性能更好，是替代差压式(如孔板等)和其他流量传感器量理想的流量传感器。

主要特点：无可动部件，长期