流量测量仪表

流量的基本概念及其单位

• 流量：单位时间内流过管道横截面的流体数量，也称瞬时流量
  • 体积流量：数量以体积表示，记作 $Q$
  • 质量流量：数量以质量表示，记作 $Q_m$
  • 累积流量：一段时间内流过管道横截面的流体数量总和
• 体积流量与流速的关系：$Q_v=vA$
  • $A$ 为管道横截面积（${\mathrm{m}}^2$），$v$ 为管道中某一截面上流体的平均移速（$\mathrm{m}/\mathrm{s}$）
• 质量流量：$Q_m=\rho Q$
• 累积流量：可以通过在某段时间内的瞬时流量对时间 $t$ 的积分计算
  • 质量累积流量 $={\int }_0^t{Q}_m(t)dt$
  • 体积累积流量 $={\int }_0^t{Q}_v(t)dt$

流量测量的基本方法

• 容积法：在单位时间内以标准固定体积对流动介质连续进行测量，以排出流体固定容积的数量来计算流量
  • 常见的有：椭圆齿轮流量计、罗茨流量计
• 速度法：测量流体在管道内固定截面上的平均流速，以此计算流量
  • 常见的有：差压式流量计、转子流量计、涡轮流量计、电磁流量计

差压式流量计

• 根据管道中流量检测件产生的压差、已知的流体条件、检测件与管道几何尺寸来检测流量
• 流量与压差的关系：$Q_v=k\sqrt{\mathrm{\Delta }P}$
  • $k$ 为流量系数
• 优点：结构易于复制、简单、牢固，性能稳定可靠，使用期限长，价格低廉
• 缺点：重复性、精确度在流量计中是中等水平，范围度窄，安装条件要求高，压损大

容积式流量计

• 利用机械测量元件把连续流体分割成单个已知体积的单元（有点像能量量子化），在原理上是一台水力发电机
• 优点：精度高，在旋转流和管道阻流件流速场畸变时对计量精确度没有影响，没有前置直管段的要求
• 缺点：结构复杂，体积大，安全性差