HQ-LM10流速流量监测系统
HQ-LM10 流速流量监测系统
系统介绍：流速流量监测系统，采用超声多普勒原理，在江河、溪流、明渠及大型管道中测量水的流速、水位深度和温度，仪器适于在排放污水和废水、洁净溪流、饮用水甚至海水中测量相关参数。仪器测量正向和逆向的流动状态，并且可以编程计算管道和明渠中的流量以及总流量。
特点：
设备集成度高，低成本
可实现对各类环境下流速、流量等水文参数监测
数据远程无线传输
扩展性强，兼容各种水文水质相关传感器
免维护，一次安装，多年可以正常运行
传感器体积小，适用于小型管道
可灵活扩展气象等相关辅助参数
应用方向：河道、溪流、地表径流、测流堰、市政下水管道、工厂排污管道、农田灌溉渠等
测量参数：
标准测量参数：流速、水位、流量
可选测量参数：气象要素（风速风向、温湿度、降雨量、气压等）、水质相关参数（PH值、ORP、溶氧等）
系统组成：
系统主机：CR300数据采集器
传感器：
6527A流速仪
气象多参数监测仪
流量测量中常用的流体参数
流量测量中常用的流体参数 对工业管道流体流动规律的研究、流量测量计算以及仪表选型时，都要遇到一系列反映流体属性和流动状态的物理参数．这些参数，常用的有流体的密度、粘度、绝热指数(等熵指数)、体积压缩系数以及雷诺数、流速比(马赫数)等；这些物理参数都与温度．压力密切相关。流量测量的一次元件的设计以及二次仪表的校验，都是在一定的压力和温度条件下进行的。若实际工况超过设计规定的范围，即需作相应的修正。 一、流体的密度 流体的密度( )是流体的重要参数之一，它表示单位体积内流体的质量。在一般工业生产中，流体通常可视为均匀流体，流体的密度可由其质量和体积之商求出： ＝（1－2） 式中m——流体的质量，kg； V——质量为m的流体所占的体积，m3 密度的单位换算见表1—3。
各种流体的密度都随温度、压力改变而变化．在低压及常温下，压力变化对液体密度的影响很小，所以工程计算上往往可将液体视为不可压缩流体，即可不考虑压力变化的影响．但这只是一种近似计算。而气体，温度、压力变化对其密度的影响较大，所以表示气体密度时，必须严格说明其所处的压力、温度状况．工业测量中，有时还用“比容”这一参数。比容数是密度数的倒数，单位为m3／kg。 二、流体的粘度 流体的粘度是表示流体内摩擦力的一个参数。各种流体的粘度不同，表示流动时的阻力各异。粘度也是温度、压力的函数．一般说来，温度上升，液体的粘度就下降，气体的粘度则上升．在工程计算上液体的粘度，只需考虑温度对它的影响，仅在压力很高的情况下才需考虑压力的影响。水蒸气及气体的粘度与压力、温度的关系十分密切．表征流体的粘度，通常采用动力粘度( )和运动粘度(v)，有时也采用恩氏粘度(°E)．
流体流量及流速分析与计算
本节概要 本节讨论喷管内流量、流速的计算。工程上通常依据已知工质初态参数和背压，即喷管出口截面处的工作压力，并在给定的流量等条件下进行喷管设计计算，以选择喷管的外形及确定其几何尺寸；有时也需就已有的喷管进行校核计算，此时喷管的外形和尺寸已定，须计算在不同条件下喷管的出口流速及流量。在喷管的计算中要注意到背压对确定喷管出口截面上压力的作用。 本节内容 4.8.1 流速计算及其分析 4.8.2 临界压力比 4.8.3 流量计算及分析 4.8.4 例题 本节习题 4-24、4-25、4-26、4-27、4-29 下一节 流速计算及其分析 1.喷管出口截面的流速计算 2.压力比对流速的影响 …喷管出口截面的流速计算 据能量方程,气体在喷管中绝热流动时任一截面上的流速可由下式计算： (4-28) 因此，出口截面上流速： (4-28a) 或(4-28b)
在入口速度较小时，上式中可忽略不计，于是： (4-28c) (4-28)各式表明，气流的出口流速取决于气流在喷管中的绝热焓降。值得注意的是，上述各式中焓的单位是J/kg。 如果理想气体可逆绝热流经喷管，可据初态参数(p1,T1)及速度求取滞止参数， 然后结合出口截面参数如p2按可逆绝热过程方程式求出T2从而计算h2再求得；对水蒸汽 可逆绝热流经喷管，可以利用h-s图，根据进口蒸汽的状态查得初态点1，通过点1作垂线与喷管出口截面上压力p2相交，得出状态点2，从点1和2可查出h1和h2，代入式(4-28)即可求出出口流速。 ☆ 式子对理想气体和实际气体均适用；与过程是否可逆无关，但不可逆绝 热流动，若用可逆的关系求出h2在求得的需修正，若h2是不可逆过程终态的焓，则求出的不需修正。 式的适用范围是什么？是否与过程的可逆与否有关？与工质的性质有关？ 返回
管径-流速-流量对照表
管径/流速/流量对照表
已知流量、管材，如何求管径？ 分两种情形： 1、水源水压末定，根据合理流速V（或经济流速）确定管径d： d=√[4q/(πV)] (根据计算数值，靠近选取标准管径） 2、已知管道长度及两端压差，确定管径 流量q不但与管内径d有关，还与单位长度管道的压力降落（压力坡度）i有关, i=(P1-P2)/L.具体关系式可以推导如下： 管道的压力坡度可用舍维列夫公式计算 i=0.0107V^2/d^1.3——（1） 管道的流量 q=(πd^2/4)V ——（2） 上二式消去流速V得： q = 7.59d^2.65√i (i 以kPa/m为单位）管径：d=0.4654q^0.3774/i^0.1887 (d 以m为单位） 这就是已知管道的流量、压力坡度求管径的公式。 例：某管道长100m，管道起端压力P1=96kPa，末端压力P2=20kPa，要求管道过1.31 L/s的流量，试确定管径
压力坡度 i=(P1-P2)/L=(96-20)/100=0.76kPa/m 流量 q=1.31 L/s=0.00131 m^3/s 管径d=0.4654q^0.3774/i^0.1887 =0.4654*0.00131^0.3774/0.76^0.1887= 0.0400m =400mm 还可用海森威廉公式：i=105C^(-1.85)q ^1.85/d^4.87 ( i 单位为 kPa/m )钢管、铸铁管：C=100，i=0.02095q ^1.85/d^4.87 ，q =8.08d^2.63 i ^0.54 铜管、不锈钢管：C=130，i=0.01289q ^1.85/d^4.87 ，q =10.51d^2.63 i ^0.54 塑料管：C=140，i=0.01124q ^1.85/d^4.87 ，q =11.31d^2.63 i ^0.54 C=150，i=0.009895q ^1.85/d^4.87 ，q =12.12d^2.63 i ^0.54
管径流速流量对照表
管径/流速/流量对照表 管径（DN）0.4m/s 0.6m/s 0.8m/s 1.0m/s 1.2m/s 1.4m/s 1.6 m/s 1.8 m/s 2.0m/s 2.2m/s 2.4m/s 2.6m/s 2.8m/s 3.0m/s 流速对应流量m3/h 20 0.5 0.7 0.9 1.1 1.4 1.6 1.8 2.0 2.3 2.5 2.7 2.9 3.2 3.4 25 0.7 1.1 1.4 1.8 2.1 2.5 2.8 3.2 3.5 3.9 4.2 4.6 4.9 5.3 32 1.2 1.7 2.3 2.9 3.5 4.1 4.6 5.2 5.8 6.4 6.9 7.5 8.1 8.7 40 1.8 2.7 3.6 4.5 5.4 6.3 7.2 8.1 9.0 10.0 10.9 11.8 12.7 13.6 50 2.8 4.2 5.7 7.1 8.5 9.9 11.3 12.7 14.1 15.6 17.0 18.4 19.8 21.2 65 4.8 7.2 9.6 11.9 14.3 16.7 19.1 21.5 23.9 26.3 28.7 31.1 33.4 35.8 80 7.2 10.9 14.5 18.1 21.7 25.3 29.0 32.6 36.2 39.8 43.4 47.0 50.7 54.3 100 11.3 17.0 22.6 28.3 33.9 39.6 45.2 50.9 56.5 62.2 67.9 73.5 79.2 84.8 125 17.7 26.5 35.3 44.2 53.0 61.9 70.7 79.5 88.4 97.2 106.0 114.9 123.7 132.5 150 25.4 38.2 50.9 63.6 76.3 89.1 101.8 114.5 127.2 140.0 152.7 165.4 178.1 190.9 200 45.2 67.9 90.5 113.1 135.7 158.3 181.0 208.6 226.2 248.8 271.4 294.1 316.7 339.3 250 70.7 106.0 141.4 176.7 212.1 247.4 282.7 318.1 353.4 388.8 424.1 489.5 494.8 530.1 300 101.8 152.7 208.6 254.5 305.4 386.3 407.1 488.0 508.9 589.8 640.7 661.6 712.5 763.4 350 138.5 207.8 277.1 346.4 415.6 484.9 554.2 623.4 692.7 762.0 831.3 900.5 989.8 1089.1 400 181.0 271.4 381.9 462.4 542.9 633.3 723.8 814.3 904.8 995.3 1085.7 1176.2 1286.7 1357.2 管径（DN） 流速推荐值m/s： 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 闭式系统0.5-0.6 0.6-0.7 0.7-0.9 0.8-1 0.9-1.2 1.1-1.4 1.2-1.6 1.3-1.8 1.5-2.0 1.6-2.2 1.8-2.5 1.8-2.6 1.9-2.9 1.6-2.5 1.8-2.6 开式系统0.4-0.5 0.5-0.6 0.6-0.8 0.7-0.9 0.8-1.0 0.9-1.2 1.1-1.4 1.2-1.6 1.4-1.8 1.5-2.0 1.6-2.3 1.7-2.4 1.7-2.4 1.6-2.1 1.8-2.3
流体流量压强测量
D3 流体测量 D3.1引言 本章介绍本教程涉及的主要流动参数，如流体粘度、压强、流速和流量等的测量 方法及流场显示技术，并以介绍测量方法的原理和功能为主。流体测量中用到的 流体力学原理是流体力学基础理论的重要应用之一，只有在搞清基本原理的基础 上才能正确掌握流体测量方法，认识每种方法的优点和局限性。同时也介绍流体 测量的新技术和新进展，以拓宽视野。学习本章内容应同流体力学实验课结合起 来进行。 D3.1.1 流体粘度测量 1、 毛细管粘度计 毛细管粘度计是根据圆管层流的泊肃叶定律设计的。图D3.1.1是一种毛细 管粘度计的结构示意图。当被测流体定常地流过毛细管时，流量Q 与两端压差 Δp 、管径R 、毛细管长度l 及流体粘度μ有关，在确定的毛细管上测量一定压 差作用下的流量，即可计算流体粘度μ： （C3.4.11） 对非牛顿流体，用毛细管粘度计测得的是表观粘度μ a 。毛细管粘度计结构 简单，价格低，常用于测定较高切变率（ >102 s –1 ）下的粘度。缺点是试测费 时间，不易清洗，由于管截面上切变率分布不均匀、试样液面表面张力及管径突 然变化对结果可造成误差。主要适用于牛顿流体。有的毛细管粘度计采用平板狭 缝式。 Q P l R ?πμ84=γ
图3.1.1 图3.1.2 2、落球粘度计 刚性圆球在粘性流体中匀速运动时阻力可用斯托克斯公式计算，相应的粘度 为 （D3.1.1） 上式中 d 为圆球直径，W 为圆球重量，V 为运动速度。落球粘度计就是根据此原 理设计的，方法简单易行，但精度较低，一般用于粘度较大的流体(图3.1.2)。 3、同轴圆筒粘度计 同轴圆筒粘度计属于旋转式粘度计，结构如图D3.1.3所示，主要由两个同 轴的圆柱筒组成，筒间隙内充满被测液体。当外圆筒以一定角速度旋转时，间隙 内液体作纯剪切的库埃塔流动，因此同轴圆筒粘度计又称库埃塔粘度计。测量外 圆筒的旋转角速度ω及内圆筒的偏转力矩M 可计算液体的粘度（或表观粘度）及 其他参数。 对牛顿流体，ω-M 曲线是通过原点的斜直线，由其斜率M / ω计算粘度 V d W π3=μ
流量与流速的关系
论液（气）体的流量、流速与密度的关系 广东省博罗县高级中学（516100）林海兵摘要：流体特别是液体，在管道中的流动时，人们把其质量流量等效于体积流量，这是建立在不可压缩、没有粘性的“理想流体”模型基础上的理论。 关键词：流管，液（气）体，流量，流速，密度 1 人们对液体密度的认识 笔者首先摘录一段文字，来说明人们对液体密度的认识—— 无论是气体还是液体都是可压缩的，有人曾经对水和水银等液体的压缩性进行了测量，在500大气压下，每增加一大气压，水的体积的减少量不到原体积的两万分之一，水银体积的减少量不到原体积的百万分之四，因为压缩量很小，通常均可不考虑液体的可压缩性。气体的可压缩性则非常明显，譬如用不太大的力推动活塞即可使气缸中的气体压缩，又如地球表面的大气密度随高度的增加而减小，也说明气体的可压缩性。但是，因为气体密度小，即使压力差不太大，也能够迅速驱使密度较大处的气体流向密度较小的地方，使密度趋于均匀；又若流动气体中各处的密度不随时间发生明显的变化，气体的可压缩性就可以不必考虑。然而若气体速度接近或者超过专声速，因气体运动所造成的各处密度差来不及消失，这时气体的可压缩性会变得非常明显，不能再看是不
可压缩的。总之，在一定问题中，若可不考虑流体的压缩性便可将它抽象为不可压缩流体的理想模型，反之，则需看作是可压缩流体。[1]以上文字摘自漆安慎、杜婵英的高等学校试用教材《力学基础》（1982年12月第1版）第508页。从上述论述中，我们都可知道这样一个事实，任何（由原子分子构成的）物体都可以被压缩，只是不同的物体在同一条件下的压缩量不尽相同；我们还可以知道这样的第二个事实，自然界存在着大量的压缩量相当微小可以是微不足道的物体，液体也就其中的一种，人们常常把这些微不足道的形变量忽略了，把它当成不可压缩的物体；我们还可以看到第三个事实，当人们把这些压缩量很小的液体当成不可压缩的理想流体的时候，人们压根儿就没有考虑过这些被人们当成为不可压缩的理论流体是否会发生体积的膨胀。 也因为这样，在经典物理学中所研究的液体，通常都是密度从不发生变化的流体。 2 管道中液体的流量 我们见到的流体，既有开放的也有封闭的，气体也是流体，理想气体是物理学中研究得很多的液体，在研究时，人们把理想气体放入一个容器中，故这是封闭的理想气体。除了理想气体之外，人们还经常见到在管道、容器等器具中的水，这些都是具有封闭性质的液体。也许是受到这么许多实际情况的影响，使人们对液体的运动也采用封闭型的研究，即使对于原本是开放型的流体，人们也要固执地把它转化为封闭型，
对照表之水泵管径流速流量
流量与管径、压力、流速的一般关系 一般工程上计算时，水管路，压力常见为，水在水管中流速在1--3米/秒，常取米/秒。 流量=管截面积X流速=管内径的平方X流速(立方米/小时)。 其中，管内径单位：mm ，流速单位：米/秒，饱和蒸汽的公式与水相同，只是流速一般取20--40米/秒。 水头损失计算Chezy 公式 Q ——断面水流量（m3/s） C ——Chezy糙率系数（m1/2/s） A ——断面面积（m2） R ——水力半径（m） S ——水力坡度（m/m） Darcy-Weisbach公式 h f——沿程水头损失（mm3/s）
f ——Darcy-Weisbach水头损失系数（无量纲） l ——管道长度（m） d ——管道内径（mm） v ——管道流速（m/s） g ——重力加速度（m/s2） 水力计算是输配水管道设计的核心，其实质就是在保证用户水量、水压安全的条件下，通过水力计算优化设计方案，选择合适的管材和确经济管径。输配水管道水力计算包含沿程水头损失和局部水头损失，而局部水头损失一般仅为沿程水头损失的5~10%，因此本文主要研究、探讨管道沿程水头损失的计算方法。管道常用沿程水头损失计算公式及适用条件 管道沿程水头损失是水流摩阻做功消耗的能量，不同的水流流态，遵循不同的规律，计算方法也不一样。输配水管道水流流态都处在紊流区，紊流区水流的阻力是水的粘滞力及水流速度与压强脉动的结果。紊流又根据阻力特征划分为水力光滑区、过渡区、粗糙区。管道沿程水头损失计算公式都有适用范围和条件，一般都以水流阻力特征区划分。 水流阻力特征区的判别方法，工程设计宜采用数值做为判别式，目前国内管道经常采用的沿程水头损失水力计算公式及相应的摩阻力系数，按照水流阻力特征区划分如表1。 沿程水头损失水力计算公式和摩阻系数表1
流速和流量的测量
第六节 流速和流量的测量 流体的流速和流量是化工生产操作中经常要测量的重要参数。测量的装置种类很多，本节仅介绍以流体运动规律为基础的测量装置。 1-6-1 测速管 测速管又名皮托管，其结构如图1-32所示。皮托管由两根同心圆管组成，内管前端敞开，管口截面（A 点截面）垂直于流动方向并正对流体流动方向。外管前端封闭，但管侧壁在距前端一定距离处四周开有一些小孔，流体在小孔旁流过（B ）。内、外管的另一端分别与U 型压差计的接口相连，并引至被测管路的管外。 皮托管A 点应为驻点，驻点A 的势能与B 点势能差等于流体的动能，即 22 u gZ p gZ p B B A A =--+ρρ 由于Z A 几乎等于Z B ，则 ()ρ/2B A p p u -= （1-61） 用U 型压差计指示液液面差R 表示，则 式1-61可写为： ()ρρρ/'2g R u -= （1-62） 式中 u ——管路截面某点轴向速度，简称点速度，m/s ； ρ'、ρ——分别为指示液与流体的密度，kg/m 3； R ——U 型压差计指示液液面差，m ； g ——重力加速度，m/s 2。 显然，由皮托管测得的是点速度。因此用皮托管可以测定截面的速度分布。管内流体流量则可根据截面速度分布用积分法求得。对于圆管，速度分布规律已知，因此，可测量管中心的最大流速u max ，然后根据平均流速与最大流速的关系（u/ u max ~Re max ，参见图1-17），求出截面的平均流速，进而求出流量。 为保证皮托管测量的精确性，安装时要注意： （1）要求测量点前、后段有一约等于管路直径50倍长度的直管距离，最少也应在8~12倍； （2）必须保证管口截面（图1-32中A 处）严格垂直于流动方向； （3）皮托管直径应小于管径的1/50，最少也应小于1/15。 皮托管的优点是阻力小，适用于测量大直径气体管路内的流速，缺点是不能直接测出平均速度，且U 型压差计压差读数较小。 1-6-2 孔板流量计 图1-32 测速管
高温流体的流量测量
高温流体的流量测量 谈到高温流体时，还不能给该高温范围的意思明确的下一定义。目前，对于工业测量仪器来说，不同的种类，都自己规定了各自相应的高温范围。例如：温度计以1500～2000℃的范围为高温范围，对于调节阀、开关阀等阀类，谈到高温时，系指400～500℃以上的温度。流量计也按原理结构方式的不同而规定不同的高温范围。现在实用的工业温度上限对节流机构的差压流量计是540℃左右，容积式流量计是200℃左右，面积式流量计是400℃左右。对于需要进行测量、但在测量上有些问题的具有代表性的高温流体，我们列举以下三种。作为导热媒质或能源的高温气体、高温蒸汽，高速增殖反应堆用的、强导热煤质——液态金属钠等；钢铁工业中的铁水、钢水。就是这三种流体，出于精度和使用材料的不同，在测流量时要求的要点也分别不同，叙述一般的共同点是困难的。因此，此章中仅以高温气体、高温蒸气所使用的节流流量计的实用问题和以测量液态金属的电磁流量计为中心来叙述高温流体的流量测量。对于铁水、钢水还有两种测流量的方法：一种是应用高频集肤效应的流槽截面积测量的方式；另一种是电磁流量计的方式。这两种方式都可用于连续炼钢设备。为了能进行直接的、非接触形式的测量，也进行了多方面的研究和探讨，但是, 实际上一般是通过把流量换算为液柱高或重量进行批量处理。因此，此章中不加叙述。另外，在测量液体金属钠的流量时，试验了在配管外安装检测器的超声波方式，不久将能实用化, 此处同样不加叙述。用节流机构测量高温流体的流量各种装置中的应用例子使用高温流体的部门以电力、钢铁、化学工业为主，范围非常广，它们要处理多种类型的流体。在进行液体、水蒸气、气体等流量的测量时，人们从不同原理结构的多种类型的流量计中,首先研究了节流机构的差压流量计是否适用，而实际上应用也最多。这是因为它结构简单,而且有
水系统管径流速流量对照表
管径 流量流速 0.10.110.180.290.450.71 1.19 1.81 2.83 4.42 6.3611.3117.6725.4534.6445.2457.2670.69101.790.20.230.350.580.90 1.41 2.39 3.62 5.658.8412.7222.6235.3450.8969.2790.48114.51141.37203.580.30.340.530.87 1.36 2.12 3.58 5.438.4813.2519.0933.9353.0176.34103.91135.72171.77212.06305.360.40.450.71 1.16 1.81 2.83 4.787.2411.3117.6725.4545.2470.69101.79138.54180.96229.02282.74407.150.50.570.88 1.45 2.26 3.53 5.979.0514.1422.0931.8156.5588.36127.23173.18226.19286.28353.43508.940.60.68 1.06 1.74 2.71 4.247.1710.8616.9626.5138.1767.86106.03152.68207.82271.43343.53424.12610.730.70.79 1.24 2.03 3.17 4.958.3612.6719.7930.9344.5379.17123.70178.13242.45316.67400.79494.80712.510.80.90 1.41 2.32 3.62 5.659.5614.4822.6235.3450.8990.48141.37203.58277.09361.91458.04565.49814.300.9 1.02 1.59 2.61 4.07 6.3610.7516.2925.4539.7657.26101.79159.04229.02311.72407.15515.30636.17916.091 1.13 1.77 2.90 4.527.0711.9518.1028.2744.1863.62113.09176.71254.47346.36452.39572.56706.861017.881.1 1.24 1.94 3.18 4.987.7813.1419.9131.1048.6069.98124.41194.39279.92381.00497.63629.81777.541119.661.2 1.36 2.12 3.47 5.438.4814.3421.7133.9353.0176.34135.72212.06305.36415.63542.87687.07848.231221.451.30 1.47 2.30 3.76 5.889.1915.5323.5236.7657.4382.70147.03229.73330.81450.27588.11744.32918.921323.241.40 1.58 2.47 4.05 6.339.9016.7225.3339.5861.8589.06158.34247.40356.26484.90633.35801.58989.601425.031.50 1.70 2.65 4.34 6.7910.6017.9227.1442.4166.2795.43169.65265.07381.70519.54678.58858.831060.291526.811.60 1.81 2.83 4.637.2411.3119.1128.9545.2470.69101.79180.96282.74407.15554.18723.82916.091130.971628.601.70 1.92 3.00 4.927.6912.0220.3130.7648.0775.10108.15192.27300.41432.60588.81769.06973.341201.661730.391.80 2.04 3.18 5.218.1412.7221.5032.5750.8979.52114.51203.58318.09458.04623.45814.301030.601272.351832.181.90 2.15 3.36 5.508.6013.4322.7034.3853.7283.94120.87214.88335.76483.49658.09859.541087.851343.031933.962.00 2.26 3.53 5.799.0514.1423.8936.1956.5588.36127.23226.19353.43508.94692.72904.781145.111413.722035.752.10 2.38 3.71 6.089.5014.8425.0938.0059.3892.78133.60237.50371.10534.38727.36950.021202.371484.402137.542.20 2.49 3.89 6.379.9515.5526.2839.8162.2097.19139.96248.81388.77559.83761.99995.261259.621555.092239.332.30 2.60 4.06 6.6610.4016.2627.4841.6265.03101.61146.32260.12406.44585.28796.631040.501316.881625.772341.112.40 2.71 4.24 6.95 10.86 16.96 28.67 43.43 67.86 106.03 152.68 271.43 424.12 610.73 831.27 1085.73 1374.13 1696.46 2442.90 500 600 400 450 300 350 250 150 100 65 32 40 20 25 管径/流速/流量对照表1 青岛奥特斯机电系统工程有限公司 管径单位：DN 流速单位：m/s 流量单位：m 3/h 圆周率（π）：3.1415926 管 道 管 径 规 格 大 小（DN） 50 80 125 200
流体流量的测量要点
2.4 流体流量的测量 本节重点： 孔板流量计与转子流量计的原理、特点等。 难点： 流量方程的推导。 2.4.1 孔板流量计 孔板流量计的结构与测量原理 孔板流量计属于差压式流量计，是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量的。孔板流量计的节流元件为孔板，即中央开有圆孔的金属板，其结构如图2-19所示。将孔板垂直安装在管道中，以一定取压方式测取孔板前后两端的压差，并与压差计相连，即构成孔板流量计。 在图2-19中，流体在管道截面1-1′前，以一定的流速u 1流动，因后面有节流元件，当到达截面1-1′后流束开始收缩，流速即增加。由于惯性的作用，流束的最小截面并 不在孔口处，而是经过孔板后仍继续收缩，到截面2-2′达到最小，流速u 2达到最大。流束截面最小处称为缩脉。随后流束又逐渐扩大，直至截面3-3′处，又恢复到原有管截面，流速也降低到原来的数值。 流体在缩脉处，流速最高，即动能最大，而相应压力就最低，因此当流体以一定流量流经小孔时，在孔前后就产生一定的压力差21p p p -=?。流量愈大，p ?也就愈大，所以利用测量压差的方法就可以测量流量。 孔板流量计的流量方程 孔板流量计的流量与压差的关系，可由连续性方程和柏努利方程推导。 如图，在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂时不计能量损失，有 2 2 2211 2 121u p u p +=+ρρ 变形得 ρ 2 121222p p u u -= - 图2-19 孔板流量计
或 ρ p u u ?= -22122 由于上式未考虑能量损失，实际上流体流经孔板的能量损失不能忽略不计；另外，缩脉位置不定，A 2未知，但孔口面积A 0已知，为便于使用可用孔口速度u 0替代缩脉处速度u 2；同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上，所以引入一校正系数C 来校正上述各因素的影响，则上式变为： ρ p C u u ?=-2212 0 （2-26） 根据连续性方程， 对于不可压缩性流体得 1 1A A u u = 将上式代入式（2-26），整理后得 ρ p A A C u ?-= 2)( 12 1 00 （2-27） 令 2 1 00)( 1A A C C -= 则 ρ p C u ?=20 0 （2-28） 将U 形压差计公式p 1-p 2=Rg(ρi -ρ)代入式（2-28）中，得 ρ ρρ) (200 0-=Rg C u (2-28a) 根据u 0即可计算流体的体积流量 ρ ρρ) (2q 00 000v -==Rg A C A u (2-29) 及质量流量 )(2q 000m ρρρ-=Rg A C (2-30) 式中C 0称为流量系数或孔流系数，其值由实验测定。 例 20℃苯在φ133×4mm 的钢管中流过，为测量苯的流量，在管道中安装一孔径为
气体流量和流速及与压力的关系
气体流量和流速及与压力的关系 流量以流量公式或者计量单位划分有三种形式： 体积流量：以体积/时间或者容积/时间表示的流量。如：m3/h ,l/h 体积流量（Q）＝平均流速（v）×管道截面积（A） 质量流量：以质量/时间表示的流量。如：kg/h 质量流量（M）＝介质密度（ρ）×体积流量（Q） ＝介质密度（ρ）×平均流速（v）×管道截面积（A） 重量流量：以力/时间表示的流量。如kgf/h 重量流量（G）＝介质重度（γ）×体积流量（Q） ＝介质密度（ρ）×重力加速度（g）×体积流量（Q） ＝重力加速度（g）×质量流量（M） 气体流量与压力的关系 气体流量和压力是没有关系的。 所谓压力实际应该是节流装置或者流量测量元件得出的差压，而不是流体介质对于管道的静压。这 点一定要弄清楚。举个最简单的反例：一根管道，彻底堵塞了，流量是0 ，那么压力能是0吗？ 好的，那么我们将这个堵塞部位开1个小孔，产生很小的流量，（孔很小啊），流量不是0了。 然后我们加大入口压力使得管道压力保持原有量，此刻就矛盾了，压力还是那么多，但是流量已 经不是0了。因此，气体流量和压力是没有关系的。 流体(包括气体和液体)的流量与压力的关系可以用里的--来表达: p+ρgz+(1/2)*ρv^ 2=C 式中p、ρ、v分别为流体的、密度和速度.z 为垂直方向高度;g为,C是不变的。对于气体，可忽略重力，简化为: p+(1/2)*ρv ^2=C 那么对于你的问题,同一个管道水和水银,要求重量相同,那么水的重量是G1=Q1*v1,Q1是水流量,v1是水速. 所以G1=G2 ->Q1*v1=Q2*v2->v1/v2=Q2/Q1 p1+(1/2)*ρ1*v1 ^2 =C p2+(1/2)*ρ2*v2 ^2=C ->(C-p1)/(C-p2)=ρ1*v1/ρ2*v2 ->(C-p1)/(C-p2)=ρ1*v 1/ρ2*v2=Q2/Q1 ->(C-p1)/(C-p2)=Q2/Q1 因此对于你的问题要求最后流出的重量相同,根据推导可以发现这种情况下,流量是由压力决定的,因为p1如果很大的话,那么Q1可以很小,p1如果很小的话Q1就必须大.如果你能使管道内水的压强与水银的压强相同,那么Q2=Q1 补充:这里的压强是指管道出口处与管道入口处的流体压力差. 压力与流速的计算公式
流速和流量的测定
1.7 流速和流量的测定 1.7.1 毕托管 （1）毕托管的测速原理 （2）毕托管的安装 1.7.2孔板流量计 （1）孔板流量计的测量原理 孔板：与管轴成45℃角，锐孔（千万不能倒转方向安装） 缩脉：2-2截面，u 最大，p 最低。因此流体流经孔口前后产生一定 v ,,p q p ?↑?↑，利用测p ?方法测流量。 先略去 f h ∑（以后校正），在1-1，2-2截面间列柏努利方程 22 1 21222u u ρρ+=+p p 222222 12212122 2222 (1)(1)222u u u u u A u A ρ--==-=-p p 2u = ① 缩脉在何处？22?,?A u ==，很难准确确定。孔口面积A 。是已知的，希望用0A 取代2A ,0u 取代2u （0 20 2 A u u A =） ② 设角接法（取压口开在法兰前后），径接法（上游取压口距孔板l d =,下游取压口距孔板下游 1 2 l d = 处）测出虚拟压强差为 A B ()i Rg ρρ-=-p p ，用此取代12-p p ③ 有阻力损失f h 考虑上述①、②、③点后，列入一校正系数c ，并令0 1 A m A = 0u = = 令 0c = 0u c = v 000q u A c A == （1-119 ） 从以上推导过程可知，0c 与下列因素有关：
① 0c 与f h 有关，即与1d Re du ρ μ =有关（1u 不是0u ，而是流股未收缩时管道1－1面处的平均速度。） ② 0c 与0 1 A m A = 有关 ③ 0c 与取压法有关（角接法称标准孔板） 0d (Re ,c f m =取压法，） ，其关系由试验测定，如图1-54所示。 在测量范围，0c 为常数与Re d 无关即与v q 无关为好，此时v q ∝1-54查出0c （此时0c 只 取决与m ）代入式（1-119）求v q 若0c 与v q 即与d Re 有关，怎么办？试差法求v q 。 （2）孔板流量计的安装和阻力损失 ① 安装：上游（15～40）d 、下游5d 的直管距离，为什么？ ② 阻力损失f h （由流体流径孔口边界层分离形成大量漩涡造成的） 220f 0()2i u Rg h c ρρζζρ-== f 0.8,0.4h ζ≈= f 000,,,,,h R A m u c R ∝↓↓↑↓↑，读数准确，但f h ↑；000,,,,A m u c R ↑↑↓↑↓，读数不易准确， 但f h ↓。选用孔板的中心问题是选择适当面积比m ，兼顾适宜读数和f h 。 （3）文丘里流量计 渐缩渐扩管（文丘里管）代替阻力大的孔板，仍用式（1-119）计算v q ，但用v c 代替0c ，v 0.98~0.99c =， f 0.1h =，f h ↓↓。 例1-10 以上几种流量计均是恒截面变压差（变阻力）流量计。变阻力式流量计是人为设置一阻力构件（如孔板），造成局部阻力（压降），利用能量守恒原理及连续性方程关联此压降与流速及至流量的关系。 1.7.3转子流量计 （1）转子流量计的结构原理 浮力 f 21f ()V g z z A g ρρ=- 1 2f f f 220112120 101()22p p A V g u p u p gz gz A u u A ρρρ? ?-=??? ++=++???=??? 12f f 2 20 112010 1()()22f p p A V g u p u p A u u A ρρρρ? ?-=-? ?+ =+???=?? 0u C =v 00q u A =
流量测量中常用流体参数
流量测量中常用的流体参数 流量测量中常用的流体参数 对工业管道流体流动规律的研究、流量测量计算以及仪表选型时，都要遇到一系列反映流体属性和流动状态的物理参数．这些参数，常用的有流体的密度、粘度、绝热指数(等熵指数)、体积压缩系数以及雷诺数、流速比(马赫数)等；这些物理参数都与温度．压力密切相关。流量测量的一次元件的设计以及二次仪表的校验，都是在一定的压力和温度条件下进行的。若实际工况超过设计规定的范围，即需作相应的修正。 一、流体的密度 流体的密度( )是流体的重要参数之一，它表示单位体积内流体的质量。在一般工业生产中，流体通常可视为均匀流体，流体的密度可由其质量和体积之商求出： ＝（1－2） 式中m——流体的质量，kg； V——质量为m的流体所占的体积，m3 密度的单位换算见表1—3。 各种流体的密度都随温度、压力改变而变化．在低压及常温下，压力变化对液体密度的影响很小，所以工程计算上往往可将液体视为不可压缩流体，即可不考虑压力变化的影响．但这只是一种近似计算。而气体，温度、压力变化对其密度的影响较大，所以表示气体密度时，必须严格说明其所处的压力、温度状况． 工业测量中，有时还用“比容”这一参数。比容数是密度数的倒数，单位为m3／kg。 二、流体的粘度 流体的粘度是表示流体内摩擦力的一个参数。各种流体的粘度不同，表示流动时的阻力各异。粘度也是温度、压力的函数．一般说来，温度上升，液体的粘度就下降，气体的粘度则上升．在工程计算上液体的粘度，只需考虑温度对它的影响，仅在压力很高的情况下才需考虑压力的影响。水蒸气及气体的粘度与压力、温度的关系十分密切．表征流体的粘度，通常采 用动力粘度( )和运动粘度(v)，有时也采用恩氏粘度(°E)． 流体动力粘度的意义是，当该流体的速度梯度等于l时，接触液层间单位面积上的内摩擦力．流体的动力粘度也可理解为两个相距1m、面积各为1m2的流体层以相对速度1m／s移动时相互间的作用力，即
关于流体流量测量
关于流体流量测量 一、流量测量的意义 流量测量是研究物质量变的科学，质和量的互变规律是事物联系与发展的基本规律，因此，其测量对象已不限于传统意义上的管道流体，凡是需要掌握流体流动的地方都有流量测量的问题。 工业生产过程是流量测量与仪表应用的一大领域，流量 ．．一起统称为 ．．与温度 ．．和物位 ．．、压力 过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正却测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。在整个过程检测仪表中，流量仪表的产值约占1/5～1/4。 在能源计量中，使用了大量的流量计，例如石油工业，从石油开采、储运、炼制直到贸易销售，任何一个环节都离不开流量计。 在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量引起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量准确度和可靠性要求特别高。除此之外，在煤气、成品油、液化石油气、蒸汽、压缩空气、氧气、氮气、水的计量中，也要使用大量的流量计，其中很大一部分用于贸易结算，计量准确度需满足国家的有关标准，这对流量测量提出了很高的要求。 能源计量用流量计往往跟企业的效益有直接的联系，是进行贸易结算的依据，进行能源的科学管理、提高经济效益的重要手段。 在环境保护领域，流量测量仪表也扮演着重要角色。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。 废气和污水流量的测量具有较高的难度。其中烟气的难度在于脏污，含尘，有腐蚀性，流速范围宽广，流通截面不规则，直管段长度难以保证；而污水的难度在于介质脏污、压头低、口径大、流通截面特殊和非满管。 在科学试验领域，种类繁多的流量计提供了大量的实验数据。这一领域中使用的流量计特殊性更多，其中流体的高温、高压、高黏度以及变组分、脉动流和微小流量等都是经常要面对的测量对象。 除了上述的应用领域之外，流量计在现代农业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也都有广泛的应用。 流量测量是一门迅速发展的技术，为了满足各行各业、各种工况的各种流体的流量测量需要，仪表研究机构研究开发了各种原理的流量计，制造厂每年都有新型流量计供应市场。过去难以解决的流量测量问题，如今有的获得了解决。尤其是近30年以来，微电子技术、计算机技术和通信技术进入流量测量仪表，使流量仪表出现一次飞跃，仪表的功能更加丰富，可靠性得到显著提高，测量精确度获得大幅度的提升，于是0.1级科氏力质量流量计、精确度优于±0.3%R的电磁流量计等相继问世。据统计，目前市场上能买到的流量计种类已达百种以上，各种不同类型的流量计相互竞争，并以各自特有的优势占据着一定的市场份额。直至今日，凡是被人们应用的类型，都是因为它们在某些方面有相对优势，而在竞争中取胜的后起之秀也并非十全十美，不能期望用一种流量计覆盖所有的应用领域。 然而，尽管流量测量技术和仪表的类型的测量方法、开发新型仪表的动力。 流量测量是一门复杂、多样的技术，这不仅由于测量精确度的要求越来越高，而且测量对象复杂多样。如流体种类有气体、液体、混相流体，流体工况有从高温到极低温的温度范围，从高压到低压的压力范围，既有低黏度的液体，也有黏度非常高的液体，而流量范围更