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实验基本原理解析

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:工厂生产的流量计基本按照标准规范制造。②流量计经长期使用而磨损。标准流量计法是以标准流量计为基准,与被校正流量计进行比较来校正流量计的。流体通过孔板的孔口时,因速度变化而造成压降,同时在出口发生收缩形成“缩脉”。孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压口的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定,具体数值由实验确定。

实验基本原理解析

流量计是计量流体流量、流速的重要仪表,它的准确度直接影响流体的计量问题。工厂生产的流量计基本按照标准规范制造。流量计出厂前一般都在标准状况下以水或空气为介质进行标定。给出流量曲线或用规定的流量计算公式给出指定的流量系数,或将流量直接显示在仪表盘上供用户使用。但在以下情况需要对流量计校正:

①用户遗失出厂的流量曲线,或被测流体的密度与工厂标定时所用流体不同。

②流量计经长期使用而磨损。

③自制的非标准流量计。

流量计的校正方法有容积法、称重法和基准流量计法等。容积法适用于测量气体的和低黏度液体的流量计校正,通过测量在单位时间内进入流量计的流体体积来校正仪表。对于液体流量计,通过测量流入或流出流量计的液体体积、流体流入或流出流量计的时间以及流体温度,再经过计算就可以求出校正后的液体流量。称重法主要适用于液体流量计的校正,通过测量流入或者流出流量计的液体质量,流入或流出时间以及流体密度,就可以计算出流量计在刻度状态下的实际流量。

标准流量计法是以标准流量计为基准,与被校正流量计进行比较来校正流量计的。对液体流量计,标准流量计和被校流量计串联起来,分别读取标准流量计和被校流量计的刻度或流量,然后得到被校流量计的校正曲线或校正公式。

在管路中做稳定流动的流体通过孔口(孔板或文式喉道)时,由于截面积缩小,流速增大,静压能降低而造成孔口前后有一定的压降、流速越大,压降越大,由此原理可测得孔板流量计或文丘里流量的流量系数。

1)孔板流量计

在水平管路上安装有一片孔板,孔板前后测压管与压力传感器相连。流体通过孔板的孔口时,因速度变化而造成压降,同时在出口发生收缩形成“缩脉”。测出的流道截面最小,流速最大,引起静压也最大,孔板流量计就是利用压降随流量的变化来测定的流量。若不考虑损失,在孔板上游截面和缩脉处列伯努利方程得:

由于缩脉处截面积很难确定,而孔口的尺寸是已知的,因此将式(5.5)缩脉处速度用孔口处速度u0代替,并考虑损失。故用系数C加以校正,将式(5.5)改为:

对不可压缩流体,根据连续性方程式又可得:

带入式(5.6)得:

孔板前后的压力降用差压变送器测量,于是孔口流速可表示为:(www.xing528.com)

根据u0和孔口截面积S0即可计算出流体的体积流量:

式中 A0——孔板孔口截面积,m2

C0——孔流系数,无因次;

Δp——孔板流量计的压差,Pa;

ρ——管内流体密度,kg/m3

Q——流体的体积流量,m3/h。

孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压口的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定,具体数值由实验确定。当孔板锐孔直径与管路直径比值一定,雷诺数Re超过某个数值后,C0就接近于定值。通常工业上定型的孔板流量计都在C0为常数的流动条件下使用。

2)文丘里流量计

孔板流量计的主要缺点是流体通过孔板时,由于管道突然缩小而产生涡流,因而造成能量的严重损失。文丘里流量计为一管径渐渐均匀缩小后又渐渐均匀扩大的光滑管子,收缩管与扩大管结合处,称为文丘里管喉道,这样可以在很大程度上避免涡流所产生的损失。

文丘里流量计体积流量公式:

式中 Cv——文丘里流量计的系数,其余各项意义同孔板流量计。

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