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第十一章

流量是化工生产与科学实验中的重要参数，不论是工业生产和科学实验都要进行流量的测量，以核算过程和设备的生产能力，以便对过程或设备做出评价。流量的测量方法和仪器有很多，最简单的流量测量方法是量体积法和称重法，即通过测量流体的总量（体积或质量）和时间间隔，求得流体的平均流量。这种方法不需使用流量测量仪表，但无法测定封闭体系中的流量。目前，常用的测量流量的仪表有节流式流量计、转子流量计、涡轮流量计和湿式流量计。

一、节流式流量计

1。节流式流量计的构造和工作原理

节流式流量计是基于流体经过节流元件时，由于流通面积突然缩小，促使流束产生局部收缩，流速加快，静压力降低，在节流元件前后产生压力差，可以通过测量此压差的大小，再按一定的函数关系来计算出流量值。因此，这种类型的流量计亦被称为差压式流量计。

孔板、喷嘴、文丘里管是常用的节流元件。孔板结构简单，易加工，造价低，但能耗大。喷嘴的能耗小于孔板，但比文丘里管大，比较适合测量腐蚀性大和不洁净流体的流量。文丘里管的能耗最小，基本不存在永久压降，但制造工艺复杂，成本高。

由连续性方程和伯努利方程可以导出通过节流式流量计的流量和压差的关系方程，此方程称为流量基本方程，具体形式如下。

将p1－p2用U形管压差计公式代入，则

式中：ρ′，ρ——指示液与管路流体的密度，kg／m3；

R——U形管压差计的液面差，m；

A0——节流孔的开孔面积，m2；

C0——孔流系数又称流量系数。

上式适用于不可压缩流体，对可压缩流体可在该式右边乘以被测流体的膨胀校正系数ε。流量系数一般要用实验测定，但对标准节流元件有确定的数据可查，不必进行测定。

2。使用节流式流量计时应注意的问题

节流式流量计是目前工业生产中用来测量气体、**和蒸汽流量的最常用的一种流量仪表。使用节流式流量计测量流量时，影响流动形态、速度分布和能量损失的各种因素，都会对流量与压差的关系产生影响，从而导致测量误差。因此使用时必须注意以下问题。

（1）对流体和流动状态的要求

使用标准节流装置时，流体的性质和状态必须满足下列条件。

①流体必须充满管道和节流装置，并连续地流经管道。

②流体必须是牛顿型流体，而且在物理学和热力学上是均匀的、单相的流体，或者可以认为是单相的流体，如具有高分散程度的胶质溶液。

③流体流经节流件时不发生相变。

④流体的流量不随时间变化或变化非常缓慢。

⑤流体在流经节流件以前，流束是平行于管道轴线的无旋流。

（2）对管道条件的要求

安装节流式流量计对管道条件的要求主要包括以下几点。

①节流元件应安装在水平管道上，孔口的中心线应与管轴线相重合。

②节流元件前后应有足够长的直管段作为稳定段，一般上游直管段的长度为30d～50d，下游直管段的长度大于10d，在稳定段中不能安装各种管件、阀件和测压、测温等测量装置。

③注意节流元件的安装方向，使用孔板时，应使锐孔朝向上游。

二、转子流量计

1。转子流量计的构造和工作原理

转子流量计属于变截面、恒压头的流量计，是通过改变流通面积来指示流量的。转子流量计具有结构简单，读数直观，测量范围大，使用方便，价格便宜等优点，被广泛应用于化工实验和生产中。转子流量计的构造如图3-7所示，它主要由两个部分组成，一个是由下往上逐渐扩大的锥形管（通常用玻璃制成）；另一个是锥形管内可自由运动的转子。

在整个测定过程中，被测流体从玻璃管底部进入，从顶部流出。当流体自下而上流过垂直的锥形管时，转子受到两个力的作用：一个是垂直向上的推动力，它等于流体流经转子与锥管间的环形截面所产生的压力差；另一个是垂直向下的净重力，它等于转子所受的重力减去流体对转子的浮力。当流量加大使压力差大于转子的净重力时，转子就上升；当流量减小使压力差小于转子的净重力时，转子就下沉；当压力差与转子的净重力相等时，转子处于平衡状态，即停留在一定位置上。玻璃管外表面刻有读数，根据转子的停留位置，即可读出被测流体的流量。流过转子流量计的流体体积流量为

图3-7　转子流量计

1—锥形玻璃管；2—刻度；3—突缘填函盖板；4—转子

式中：Vf——转子的体积，m3；