流量和流體(流體有哪些類型的流量和流速)
1.流體有哪些類型的流量和流速
流體的流量和流速，可分為質(zhì)量流量、質(zhì)量流速與體積流量、體積流速兩種。
質(zhì)量流量是，單位時(shí)間內(nèi)流過管道或設(shè)備的任一截面上的流體質(zhì)量。質(zhì)量流量通常用符號(hào) G 表示，單位為 kg/s 。
體積流量是，單位時(shí)間內(nèi)流過管道或設(shè)備的任一截面上的流體體積。體積流量通常用符號(hào) V 表示，單位為 m3/s 。
質(zhì)量流速是，單位時(shí)間內(nèi)，管道或設(shè)備的單位截面上流過的流體質(zhì)量。通常用符號(hào) WG 表示，單位為 kg/s·m2 。
體積流速是，單位時(shí)間內(nèi)，管道或設(shè)備的單位截面流過的流體體積。體積流速通常用符號(hào) WV 表示，單位為 m3/s·m2 或 m/s 。
2.流體測(cè)量的基本原理和方法
流量測(cè)量方法 名詞與術(shù)語 ? 瞬時(shí)流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體量（m3/h、t/h）。
? 累計(jì)流量：在一段時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面的流體總量（m3、t）。 ? 流量計(jì)：用于測(cè)量管道中流量的計(jì)量器具稱為流量計(jì)。
主要的質(zhì)量指標(biāo) ? 流量范圍：最大與最小可測(cè)范圍，該范圍內(nèi)誤差不超過容許值。 ? 量程和量程比：量程是最大流量與最小流量之差；量程比是最大流量與最小流量之比，又稱范圍度。
測(cè)量誤差 基本誤差： 準(zhǔn)確度：流量計(jì)示值接近被測(cè)流量真值的能力，稱為流量計(jì)的準(zhǔn)確度。 準(zhǔn)確度等級(jí)有：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0級(jí)。
? 重復(fù)性：流量計(jì)在同一工作條件下，多次重復(fù)測(cè)量，其示值一致性的程度，反映儀表隨機(jī)性誤差的大小。 按測(cè)量對(duì)象劃分就有封閉管道和明渠兩大類； 按測(cè)量目的又可分為總量測(cè)量和流量測(cè)量，其儀表分別稱作總量表和流量計(jì)。
按測(cè)量原理分有力學(xué)原理、熱學(xué)原理、聲學(xué)原理、電學(xué)原理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等。 流量計(jì)簡(jiǎn)介 流量測(cè)量方法和儀表的種類繁多。
工業(yè)用的流量?jī)x表種類達(dá)100多種。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對(duì)任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量?jī)x表。
本文按照目前最流行、最廣泛的分類法，分別介紹各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。 序號(hào) 流量計(jì)種類 全球產(chǎn)量 百分比 1 差壓式流量計(jì)（孔板、文丘里） 45~55% 2 浮子流量計(jì)（又稱玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)） 13~16% 3 容積式流量計(jì)（橢圓、腰輪、螺旋） 12~14% 4 渦輪流量計(jì) 9~11% 5 電磁流量計(jì) 5~6% 6 流體振蕩流量計(jì)（渦街、旋進(jìn)） 2.2~3% 7 超聲流量計(jì)（時(shí)差式、多普勒） 1.6~2.2% 8 熱式流量計(jì) 2~2.5% 9 科里奧利質(zhì)量流量計(jì) 0.9~1.2% 10 其他流量計(jì)（插入式流量計(jì) 1.6~2.2% 1.1差壓式流量計(jì) 差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的儀表。
差壓式流量計(jì)由一次裝置（檢測(cè)件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表）組成。通常以檢測(cè)件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類，如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等。
二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器及流量顯示儀表。它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測(cè)量流量參數(shù)，也可測(cè)量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。
差壓式流量計(jì)的檢測(cè)件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類。 檢測(cè)件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。
所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測(cè)量誤差。 非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是成熟程度較差的，尚未列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)件。
差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)，在各類流量?jī)x表中其使用量占居首位。近年來，由于各種新型流量計(jì)的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是最重要的一類流量計(jì)。
優(yōu)點(diǎn)： （1）應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)； （2）應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計(jì)可與之相比擬； （3）檢測(cè)件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。 缺點(diǎn)： （1）測(cè)量精度普遍偏低； （2）范圍度窄，一般僅3:1~4:1; (3)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高； （4）壓損大（指孔板、噴嘴等）。
應(yīng)用概況： 差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛，在封閉管道的流量測(cè)量中各種對(duì)象都有應(yīng)用，如流體方面：?jiǎn)蜗?、混相、潔凈、臟污、粘性流等；工作狀態(tài)方面：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面：從幾mm到幾m；流動(dòng)條件方面：亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。
1.2 浮子流量計(jì) 浮子流量計(jì)，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)，是變面積式流量計(jì)的一種，在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)力承受的，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。 浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì)，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。
80年代中期，日本、西歐、美國(guó)的銷售金額占流量?jī)x表的15%~20%。我國(guó)產(chǎn)量1990年估計(jì)在12~14萬臺(tái)，其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計(jì)。
特點(diǎn)： （1）玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，缺點(diǎn)是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風(fēng)險(xiǎn)； （2）適用于小管徑和低流速； （3）壓力損失較低。 1.3容積式流量計(jì) 原理 結(jié)構(gòu) 容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。
特點(diǎn) （1）計(jì)量精度高； （2）安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒有影響； （3）可用于高粘度液體的測(cè)量； （4）范圍度寬； （5）直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì)，總量，清晰明了，操作簡(jiǎn)便。 缺點(diǎn)： （1）結(jié)果復(fù)雜，體積龐大； （2）被測(cè)介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大； （3）不。
3.流量計(jì)的相關(guān)知識(shí)
流量測(cè)量方法和儀表的種類繁多，分類方法也很多。
至今為止，可供工業(yè)用的流量?jī)x表種類達(dá)60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種對(duì)任何流體、任何量程、任何流動(dòng)狀態(tài)以及任何使用條件都適用的流量?jī)x表。
這60多種流量?jī)x表，每種產(chǎn)品都有它特定的適用性，也都有它的局限性。按測(cè)量對(duì)象劃分就有封閉管道和明渠兩大類；按測(cè)量目的又可分為總量測(cè)量和流量測(cè)量，其儀表分別稱作總量表和流量計(jì)。
總量表測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)流過管道的流量，是以短暫時(shí)間內(nèi)流過的總量除以該時(shí)間的商來表示，實(shí)際上流量計(jì)通常亦備有累積流量裝置，做總量表使用，而總量表亦備有流量發(fā)訊裝置。因此，以嚴(yán)格意義來分流量計(jì)和總量表已無實(shí)際意義。
按測(cè)量原理分有力學(xué)原理、熱學(xué)原理、聲學(xué)原理、電學(xué)原理、光學(xué)原理、原子物理學(xué)原理等。 本文按照目前最流行、最廣泛的分類法，即分為：容積式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電磁流量計(jì)、流體振蕩流量計(jì)中的渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和插入式流量計(jì)來分別闡述各種流量計(jì)的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用概況及國(guó)內(nèi)外的發(fā)展情況。
1.1差壓式流量計(jì) 差壓式流量計(jì)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測(cè)件產(chǎn)生的差壓，已知的流體條件和檢測(cè)件與管道的幾何尺寸來計(jì)算流量的儀表。 差壓式流量計(jì)由一次裝置（檢測(cè)件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表）組成。
通常以檢測(cè)件形式對(duì)差壓式流量計(jì)分類，如孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、均速管流量計(jì)等。 二次裝置為各種機(jī)械、電子、機(jī)電一體式差壓計(jì)，差壓變送器及流量顯示儀表。
它已發(fā)展為三化（系列化、通用化及標(biāo)準(zhǔn)化）程度很高的、種類規(guī)格龐雜的一大類儀表，它既可測(cè)量流量參數(shù)，也可測(cè)量其它參數(shù)（如壓力、物位、密度等）。 差壓式流量計(jì)的檢測(cè)件按其作用原理可分為：節(jié)流裝置、水力阻力式、離心式、動(dòng)壓頭式、動(dòng)壓頭增益式及射流式幾大類。
檢測(cè)件又可按其標(biāo)準(zhǔn)化程度分為二大類：標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的。 所謂標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是只要按照標(biāo)準(zhǔn)文件設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用，無須經(jīng)實(shí)流標(biāo)定即可確定其流量值和估算測(cè)量誤差。
非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)件是成熟程度較差的，尚未列入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)件。 差壓式流量計(jì)是一類應(yīng)用最廣泛的流量計(jì)，在各類流量?jī)x表中其使用量占居首位。
近年來，由于各種新型流量計(jì)的問世，它的使用量百分?jǐn)?shù)逐漸下降，但目前仍是最重要的一類流量計(jì)。 優(yōu)點(diǎn)： （1）應(yīng)用最多的孔板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)牢固，性能穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)； （2）應(yīng)用范圍廣泛，至今尚無任何一類流量計(jì)可與之相比擬； （3）檢測(cè)件與變送器、顯示儀表分別由不同廠家生產(chǎn)，便于規(guī)模經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)。
缺點(diǎn)： （1）測(cè)量精度普遍偏低； （2）范圍度窄，一般僅3:1~4:1; (3)現(xiàn)場(chǎng)安裝條件要求高； （4）壓損大（指孔板、噴嘴等）。 應(yīng)用概況： 差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛，在封閉管道的流量測(cè)量中各種對(duì)象都有應(yīng)用，如流體方面：?jiǎn)蜗?、混相、潔凈、臟污、粘性流等；工作狀態(tài)方面：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面：從幾mm到幾m；流動(dòng)條件方面：亞音速、音速、脈動(dòng)流等。
它在各工業(yè)部門的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。 1.2 浮子流量計(jì) 浮子流量計(jì)，又稱轉(zhuǎn)子流量計(jì)，是變面積式流量計(jì)的一種，在一根由下向上擴(kuò)大的垂直錐管中，圓形橫截面的浮子的重力是由液體動(dòng)力承受的，從而使浮子可以在錐管內(nèi)自由地上升和下降。
浮子流量計(jì)是僅次于差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍最寬廣的一類流量計(jì)，特別在小、微流量方面有舉足輕重的作用。 80年代中期，日本、西歐、美國(guó)的銷售金額占流量?jī)x表的15%~20%。
我國(guó)產(chǎn)量1990年估計(jì)在12~14萬臺(tái)，其中95%以上為玻璃錐管浮子流量計(jì)。 特點(diǎn)： （1）玻璃錐管浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，缺點(diǎn)是耐壓力低，有玻璃管易碎的較大風(fēng)險(xiǎn)； （2）適用于小管徑和低流速； （3）壓力損失較低。
1.3容積式流量計(jì) 容積式流量計(jì)，又稱定排量流量計(jì)，簡(jiǎn)稱PD流量計(jì)，在流量?jī)x表中是精度最高的一類。它利用機(jī)械測(cè)量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個(gè)已知的體積部分，根據(jù)測(cè)量室逐次重復(fù)地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測(cè)量流體體積總量。
容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類，可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。 優(yōu)點(diǎn)： （1）計(jì)量精度高； （2）安裝管道條件對(duì)計(jì)量精度沒有影響； （3）可用于高粘度液體的測(cè)量； （4）范圍度寬； （5）直讀式儀表無需外部能源可直接獲得累計(jì)，總量，清晰明了，操作簡(jiǎn)便。
缺點(diǎn)： （1）結(jié)果復(fù)雜，體積龐大； （2）被測(cè)介質(zhì)種類、口徑、介質(zhì)工作狀態(tài)局限性較大； （3）不適用于高、低溫場(chǎng)合； （4）大部分儀表只適用于潔凈單相流體； （5）產(chǎn)生噪聲及振動(dòng)。 應(yīng)用概況： 容積式流量計(jì)與差壓式流量計(jì)、浮子流量計(jì)并列為三類使用量最大的流量計(jì)，常應(yīng)用于昂貴介質(zhì)（油品、天然氣等）的總量測(cè)量。
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家近年P(guān)D流量計(jì)（不包括家用煤氣表和家用水表）的銷售金額占流量?jī)x表的13%~23%；我國(guó)約占20%,1990年產(chǎn)。
