1、 流量的测量流量的测量流量计有许多分类方法质量流量计与体积流量计容积式、速度式、动量式和质量式流量计直接测量式与间接测量流量计标准节流装置的流量公式标准节流装置的流量公式 a）流量的基本方程式流量的基本方程式不可压缩流体流量方程式不可压缩流体流量方程式选取两个截面选取两个截面和和相应的压力分别为 、流速 流束的截面为D，密度分别为孔板的开孔直径为 列出伯努力方程1p2p12ww12d 若令若令2222=ddmdD对于不可压缩流体对于不可压缩流体122122212=(-)1-wppm21222=2(-)41-dMppm联立上述两个方程有联立上述两个方程有 实际流量测量中，所测的压差()是按一定的
2、取压方式在管壁处取得的，这样与理论上的压差值()有一定的差别，引入一个取压系数 进行修正，它们之间的关系为12pp12pp1212-=-pppp若令若令流量系数22=1-m 21223122(-)/42(-)/4Mdp pkg sQdp pm s可压缩流体的流量方程式可压缩流体流经节流元件时，由于压力的变化，其密度随之发生变化。dxpp+dpfma-dwdxdpFF dxFdwdtdtF wdw2211dpwdw因气体的膨胀过程极为迅速，故可以认为是绝热的-122122111=21-1kkppkwwkp在截面在截面 和截面和截面-积分积分 根据连续性方程根据连续性方程节流装置开孔面积20=kF
3、F111222220=kw Fw FwFM1022122111=kkkFpwww mFp按照不可缩流体相同的理由，引进修正系数 后，并考虑到 则得可压缩流体的流量基本方程式k12211=kpp 为了应用的方便将上式右边同时乘和除下列各式2212-1-kp pm得可压缩流体流量的基本方程式为流量系数气体膨胀系数流体收缩系数20=kFF截面I的流体密度 若被测介质是不可压缩的流量的基本方程式=1同一个流量系数同一个流量系数 既可用于不可压缩流体，也可用于可压缩流体既可用于不可压缩流体，也可用于可压缩流体 对于孔板，气体膨胀系数则由实验确定应用下式导出压缩机行业对于空气压缩机排气量测量中所采用的排气
4、量计算公式 C 为喷嘴系数12=p pp211=1pppp利用泰勒二项式展开，并略去高次项2(-1)(-1).(-+1)(1+)=1+.2!nnxxxxn 21100111220121()=2-1+2ppkkpMCFCFpkRTkpRTpppCFRT压缩机排气量是指吸气状态下的容积流量(米3分)吸气状态下的空气密度吸气状态下的空气密度 0020011602pTMQCFRppT测量空气压缩机排气量时，由于空气流出喷嘴后就直接排入大测量空气压缩机排气量时，由于空气流出喷嘴后就直接排入大气，故喷嘴后的压力气，故喷嘴后的压力P P2 2 可以认为等于大气的压力可以认为等于大气的压力P P0 00000
5、0100011602p=602TMQCFRppTpCFRTp T260104FD（米2）-3=10hpHg 公式的使用条件公式的使用条件1 1、适合于空气；、适合于空气；2 2、适合于喷嘴；、适合于喷嘴；3 3、为近似公式。、为近似公式。其误差大小与喷嘴前后的差压值有关，当H=1000毫米水柱时，误差0.35%，H=250毫米水柱时，为1%流量基本方程式分析流量基本方程式分析流量系数流量系数流束收缩系数 决定于摩擦力和惯性力。这两个力对流束的收缩起着相反的作用。由流体力学可知，雷诺数ReD的物理意义是惯性力与摩力的比值。当ReD 增加时，流束的收缩将变大。实践证明，当ReD增加到某一定值时，如
6、ReD再继续增加，流束将不再收缩。这时对于标难孔扳 对于标准喷嘴和文丘利管0.611修正系数 与取压点的位置、流动损失和流速沿截面分布的不均匀性等有关，而流动损失和流速沿截面分布的不均匀性、ReD数、管道的粗糙度、m值有关 从以上分析可知，值与下列因素有关：节流装置型式、取压方式、ReD、m以及管道的粗糙度等。当节流装置型式和取压方式一定时。值就只决定于ReD、m和管道的粗糙度。显然只有当 值为定值时，压差和流量之间才有单值的函数关系标准孔板=(Re)Dfm、标准喷嘴=(Re)Dfm、在工业测量的条件下，当ReDRek时，标准孔板的实际流量系数230=k k其他标准节流装置的实际流量系数其他标
7、准节流装置的实际流量系数20=k粗糙度校正系数边缘不尖锐校正系数各种标准节流装置的流量系数还可以使用近似公式计算。对于标准孔板与喷嘴，管道粗糙度校正系数rRe 值当D300mm时，0 Re=r Re1r 2Re0lg=(-1)()15.5eDRrr353eDQRD流量密度工作状态下流体的动力粘度 被测介质的密度被测介质的密度 计算计算在计算被测工作介质的密度时，应采用工作状态下节流装置前面的数值。工作状态下的压力和温度，是通过靠近孔板前面的压力计和温度计测得的。使用压力计和温度计时，必须保证不致引起流束的扰动其它状态下气体的密度可通过下面公式计算获得其它状态下气体的密度可通过下面公式计算获得干
8、燥气体的密度干燥气体的密度湿气体的密度湿气体的密度 混合气体的密度混合气体的密度小流量测量误差小流量测量误差忽略忽略 、的影响的影响QAp1-2()2AdQp dp1-2()1()2=2Ap dpdQdpQpAp差压计的基本误差为差压计的基本误差为1.5%1.5%，流量，流量测量的误差为测量的误差为0.75%0.75%当实际流量等于最大流量的当实际流量等于最大流量的1/41/4时时max14QQmax1=16pp当考虑到基本误差当考虑到基本误差max1=(0.015)16ppmax0.015=24%111616d pd ppp流量测量的基本误差为流量测量的基本误差为12%12%，因此流量测量在
9、流量计标尺，因此流量测量在流量计标尺上限上限30%30%以下是测不准的。以下是测不准的。标准的节流装置标准的节流装置标准的节流装置是标准的节流元件、标准的取压方式和标标准的节流装置是标准的节流元件、标准的取压方式和标准的管道条件统称准的管道条件统称取压方式取压方式直径比角接取压标准孔板角接取压标准孔板 角接取压标准喷嘴角接取压标准喷嘴 法兰取压标准孔板法兰取压标准孔板 流体条件和管道条件流体条件和管道条件标准节流装置只适用于圆管流，而且要求充满管道和连续地流经管道，流体应是均匀单相，并且在流经节流装置时，流体不发生相变，同时流量随时间的变化应是缓慢的。流体在流经节流件前，其流束必须与管道轴线平
10、行，不得有旋转流，并且在节流前lD处管道截面上，必须形成紊流速度分布；被测流体对管径而言的雷诺数ReD，必须与实验方法测定的流量系数 时的雷诺数ReD相等。容积式空气压缩机排气量测量方法容积式空气压缩机排气量测量方法容积式空气压缩机排气量，是指压缩机在其额定转速下每分钟所排出的气容积式空气压缩机排气量，是指压缩机在其额定转速下每分钟所排出的气体量，通常须换算到吸入状态下体量，通常须换算到吸入状态下(吸入压力、吸气温度吸入压力、吸气温度)的体积流量，以的体积流量，以m m3 3minmin来表示。按照国家标准来表示。按照国家标准GB3853-83GB3853-83规定，容积式空气压缩机排气量规定
11、，容积式空气压缩机排气量应采用喷嘴法或精度不低于喷嘴法的其它方法测量，若精度要求较低，亦应采用喷嘴法或精度不低于喷嘴法的其它方法测量，若精度要求较低，亦可采用充罐法测量。可采用充罐法测量。用喷嘴法测量压缩机排气量用喷嘴法测量压缩机排气量压缩机排气量系统主要由喷嘴装置、低压箱及测量仪表组成。压缩机排气量系统主要由喷嘴装置、低压箱及测量仪表组成。排气量计算公式排气量计算公式喷嘴系数喷嘴系数c c喷嘴系数喷嘴系数c c是由实验确定的一个量，它实际上包括了流量系是由实验确定的一个量，它实际上包括了流量系数数 以及气体膨胀修正系数以及气体膨胀修正系数 ，它与雷诺数，它与雷诺数R ReDeD、喷嘴直、喷嘴
12、直径径d d，喷嘴前后压力差，喷嘴前后压力差H H，喷嘴前气体温度，喷嘴前气体温度T T1 1以及取压位置以及取压位置等因素有关。喷嘴系数等因素有关。喷嘴系数C C按图按图4ll4ll与表与表4949选择。选择。820001112910HQcd Tp TM M3 3/min/min 排气量修正排气量修正(1(1）有冷凝水排出时的修正）有冷凝水排出时的修正压缩机在排气量测定过程中，有冷凝水排出时，须用下式对压缩机在排气量测定过程中，有冷凝水排出时，须用下式对所计算出的排气量进行修正，此修正值一般小于总排量的所计算出的排气量进行修正，此修正值一般小于总排量的1 1。s100ssW pQQp(2)(
13、2)转速修正后的排气量转速修正后的排气量当压缩机转速当压缩机转速n n与规定的转速与规定的转速nn不同时，按下式进行修正不同时，按下式进行修正用充罐法测量压缩机排气量用充罐法测量压缩机排气量 排气量计算排气量计算1 1未进行冷凝水和转速修正的排气量未进行冷凝水和转速修正的排气量设充气前储气罐设充气前储气罐6 6内的气体质量为内的气体质量为M Ml l，由气体状态方程得到，由气体状态方程得到M M1 1的表达式为的表达式为 充气前充气前充气后充气后在单位时间在单位时间t t充入到储气罐的气体量充入到储气罐的气体量换算到压缩机吸气状态下的容积流量换算到压缩机吸气状态下的容积流量误差分析：误差分析：
14、1 1、储气罐容积的误差；、储气罐容积的误差；2 2、温度造成的误差、温度造成的误差2 2排气量的修正（方法同前）排气量的修正（方法同前）0f-t-t=()+()flttch mlsh mlm 标准节流装置的设计计算标准节流装置的设计计算标准节流装置的设计计算任务一般为：选择节流装置的类型、标准节流装置的设计计算任务一般为：选择节流装置的类型、选择差压计差压上限和差压计类型、计算节流元件的开孔直选择差压计差压上限和差压计类型、计算节流元件的开孔直径、节流装置上的压力损失和流量测量误差等。径、节流装置上的压力损失和流量测量误差等。根据现场所提出的任务，一般可归结为下列两类命题：根据现场所提出的任
15、务，一般可归结为下列两类命题：一、流量的计算一、流量的计算已知管道的内径已知管道的内径D D，节流装置的型式及开孔直径，节流装置的型式及开孔直径d d，压力差，压力差 和和被测介质的各有关参数等，要求计算出被测介质的流量。被测介质的各有关参数等，要求计算出被测介质的流量。解决这类问题，只要能够定出流量系数解决这类问题，只要能够定出流量系数 和膨胀修正系数和膨胀修正系数 ，就可利用流量的基本计算公式求出。就可利用流量的基本计算公式求出。p 1 1气体膨胀修正系数气体膨胀修正系数 的确定的确定2 2流量系数流量系数 的确定的确定流量系放流量系放 只能采用逐步逼近的方法求取。只能采用逐步逼近的方法求取。=(,)eDf R (5)(5)当当 这时所对应的这时所对应的-1nnQQ-10=n然后再考虑管道的粗糙度修正然后再考虑管道的粗糙度修正二、节流装置的选择及计算二、节流装置的选择及计算己知管径己知管径D D，被测介质的各有关参数以及被测流量的范围，被测介质的各有关参数以及被测流量的范围，要求选择合适的节流装置形式，确定合适的差压上限及开要求选择合适的节流装置形式，确定合适的差压上限及开孔直径。这类问题相对较为复杂。孔直径。这类问题相对较为复杂。p72p72
