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流量计量基础知识
流量和流量计
流量
所谓流量,是指单位时间内流经封闭管道或明渠有效截面的流体量,又称瞬时流量。流量以体积表示时称为体积流量,当流体量以质量表示时称为质量流量。
假设流体流过有效截面中的某一微小面积为dA, 流过该微小面积的流体流速为V,
则流体流过该微小面积dA的体积流量dgv和质量流量dqm分别为:
dqv =
dqm = ρvdA
式中:ρ----被测流体密度。
流体流过整个有效截面积的体积流量qv和质量流量qm可由对截面积积分求得:
qv = ∫A vdA
qm =∫A ρvdA
如果有效截面积上各点的流速是相等的,或能求出其流速的平均值,则:
qv = vA
qm =ρvA
式中:V----流体平均流速。
K----累积流量。
在某一段时间内流体流过封闭管道或明渠有效截面的流体量称为累积流量或流体总量。累积流量可通过流量对时间的积分求得:
Q =∫t qvdt
M =∫t qmdt
流量的计量单位:
流量单位是导出单位,国际单位制规定基本量长度、质量、时间的单位分别是米(m)、千克(kg)、秒(s)。由流量公式可导出体积流量的单位米3/秒(m3/s),质量流量的计量单位
千克/秒(kg/s)。累积质量流量千克(kg),累积体积流量米3(m3)。
另外,工业上还使用米3/ 小时(m3/ h)、升/分( L/min)、吨/小时(t / h )、升(L)、吨(t)等作为流量计量单位。
这里需要说明一点,流量是一个动态量,只有流体在封闭管道或明渠中流动时,它才有意义。
在工业生产中,瞬时流量是涉及流体介质的工艺流程中需要控制和调节的重要参量,用以保持均衡稳定的生产和保证产品质量。累积流量则是有关流体介质的贸易、分配、交接、供应等商业性活动中必知的参数之一,它是计价、结算、收费的基础。
流量计量的内容
由于流量是一个动态量,流量测量是一项复杂的技术。从被测流体来说,包
括气体、液体、混合流体这三种不同物理特性的流体;从测量流体流量时的条件来说,又是多种多样的,如测量时的温度可以从高温到极低温,压力可以从高压到低压;被测流体的流动状态可以是层流、紊流等。此外还有粘度大小不同等。为准确测量流量,就必须研究不同流体在不同条件下的流量测量方法,并提供相应的测量仪表。这是流量计量的主要工作内容之一。
由于被测流体的特性如此复杂,测量条件又各不相同,从而产生了各种不同的测量方法和测量仪表。显然,如果没有一个统一的检定流量测量仪表准确度的方法,要保证大规模生产的工艺要求,要保证贸易的平等互换是不可能的。此外,还必须有一套流量单位复现方法,及检定系统对使用流量仪表传递的标准方法。流量计量学的另一个主要内容就是:研究流量单位的复现方法和检定系统,建立流量计量的基、标准装置,以保证量值传递和流量测量的准确度。
流量计
用于测量流量的器具称为流量计。流量计可分为专门测量流体瞬时流量的瞬时流量计;专门测量流体累积流量的累积式流量计。随着流量测量仪表及测量技术的发展,大多数流量计都同时具备测量流体瞬时流量和积算流体总量的功能,因此,习惯上又把瞬时流量和累积式流量计统称为流量计。
流量计的种类很多,分类方法也不尽相同,通常以工作原理来划分流量计的类别。在相同的原理下的各种流量计,则以其结构上的不同,主要是测量机构的不同来命名。按这样的分类方法可将流量计大致分为差压式流量计、浮子式流量计、容积式流量计、速度式流量计、临界流流量计、质量流量计等。
流体的性质及物理参数
在流量计量中,经常要遇到一系列反映流体属性和流体状态的参数。如流体的密度、粘度、压力、等熵指数、雷诺数、理想流体、可压缩流体和不可压缩流体、层流紊流多相流等。了解这些参数,对流量计量工作是必不可少的。
流体的密度
在一定的温度和压力条件下,单位体积的流体所具有的质量称为流体密度,或者说流体的密度等于其质量与体积之比,用数学表达式表示为
ρ=m / V
式中:ρ----流体密度;
m----流体质量;
V----流体体积。
流体密度单位属于导出单位。国际单位制(SI )中,质量的单位为千克(kg),体积单位为米3(m3),故流体密度的单位是千克/米3( kg /m3).
流体密度是流体的一个很重要属性。流体质量不随外界条件变化而变化,但流体体积与温度、压力密切相关。因此,流体密度是温度和压力的函数。在表示流体密度时,必须严格说明其所处的温度、压力状况。

当我们观察河渠中的水流时,可以看到河中央的水流速最快,越靠近岸边的水流得越慢。
同样,当流体在管道中流动时,管道中央的流速最快,越靠近管壁处的流速越慢。这是由于流体流动时,在流体内部