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上海儀川差壓式流量計(jì)測量原理

發(fā)布時(shí)間: 2023-07-18  點(diǎn)擊次數(shù): 623次
上海儀川差壓式流量計(jì)測量原理

    差壓式(也稱節(jié)流式)流量計(jì)是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理,利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測量的。它是目前生產(chǎn)中測量流量成熟、常用的方法之一。通常是由能將被測流體的流量轉(zhuǎn)換成壓差信號(hào)的節(jié)流裝置(如孔板、噴嘴、文丘利管等)和能將此壓差轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的流量值顯示出來的差壓流量計(jì)所組成。
    所謂節(jié)流裝置就是在管道中放置能使流體產(chǎn)生局部收縮的元件。應(yīng)用廣的是孔板,其次是噴嘴、文丘利管和文丘利噴嘴。這幾種節(jié)流裝置的使用歷史較長,已經(jīng)積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和完整的實(shí)驗(yàn)資料,因此,國內(nèi)外都把它們的形式標(biāo)準(zhǔn)化,并稱為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。就是說根據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置可直接用來測量,不必單獨(dú)標(biāo)定。但對于非標(biāo)準(zhǔn)化的特殊節(jié)流裝置,在使用時(shí),應(yīng)對其進(jìn)行個(gè)別標(biāo)定。

差壓式流量計(jì)測量原理
 

 

    流體在有節(jié)流裝置的管道中流動(dòng)時(shí),在節(jié)流裝置前后的管壁處,流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。節(jié)流裝置包括節(jié)流元件和取壓裝置。節(jié)流元件是使管道中的流體產(chǎn)生局部收縮的元件,常用的節(jié)流元件有孔板、噴嘴和文丘利管等,下面以孔板為例說明節(jié)流現(xiàn)象。
    在管道中流動(dòng)的流體具有動(dòng)能和位能,在一定條件下這兩種能量可以相互轉(zhuǎn)換。而根據(jù)能量守恒定律,流體所具有的靜壓能和動(dòng)能,再加上克服流動(dòng)阻力的能量損失,在沒有外加能量的情況下,其總和是不變的。圖示在孔板前后流體的速度與壓力的分布情況。流體在管道截面I 前,以一定的流速v流動(dòng)。此時(shí)的靜壓力為P;。在接近節(jié)流裝置時(shí),由于遇到節(jié)流裝置的阻擋,使靠近管壁處的流體受到節(jié)流裝置的阻擋作用最大,因而使一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為靜壓能,出現(xiàn)了節(jié)流裝置人口端面靠近管壁處的流體靜壓力升高,并且比管道中心處的壓力要大,即在節(jié)流裝置人口端面處產(chǎn)生一徑向壓差,這一徑向壓差使流體產(chǎn)生徑向附加速度,從而使靠近管壁處的流體質(zhì)點(diǎn)的流向與管道中心軸線相傾斜,形成了流束的收縮運(yùn)動(dòng)。由于慣性作用,流束收縮最小的地方不在孔板的開孔處,而是在開孔處的截面11 處。根據(jù)流體流動(dòng)的連續(xù)性方程,截面II處的流體的流動(dòng)速度最大,達(dá)到v2。隨后流束又逐漸擴(kuò)大,至截面III后則恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài),流速便降低到原來的數(shù)值,即v1=v3。
    由于節(jié)流裝置造成流束的局部收縮,使流體的流速發(fā)生變化,即動(dòng)能發(fā)生變化。與此同時(shí),表征流體靜壓能的靜壓力也在變化。在截面I 處,流體具有靜壓力P1。到達(dá)截面II時(shí),流速增加到最大值,靜壓力則降低到最小值P2,而后又隨著流束的恢復(fù)而逐漸恢復(fù),由于在孔板端面處,流通截面突然縮小和擴(kuò)張,使流體形成局部渦流,要消耗一部分能量,同時(shí)流體流經(jīng)孔板時(shí),要克服摩擦力,所以流體的靜壓力不能恢復(fù)到原來的數(shù)值P;,而產(chǎn)生了壓力損失£=P1-P2。節(jié)流裝置前流體的壓力較高,稱為正壓,常以“+ ' ,標(biāo)志;節(jié)流裝置后流體壓力較低,稱為負(fù)壓(不同于真空度的概念),常以“一”標(biāo)志。節(jié)流裝置前后壓差的大小與流量有關(guān)。管道中流動(dòng)的流體流量越大,在節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓差也越大,只要測出孔板前后壓差的大小,即可反映出流量的大小,這就是節(jié)流裝置測量流量的基本原理。
    值得注意的是:要準(zhǔn)確地測量出截面I 與截面II處的壓力P1和P2是有困難的,這是因?yàn)楫a(chǎn)生低靜壓力P2的截面II的位置隨著流速的不同會(huì)改變,事先根本無法確定。因此,實(shí)際上是在孔板前后的管壁上選擇兩個(gè)固定的取壓點(diǎn),來測量流體在節(jié)流裝置前后的壓力變化。因而所測得的壓差與流量之間的關(guān)系,與測壓點(diǎn)和測壓方式的選擇是緊密相關(guān)的。

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