资源简介

(共43张PPT)
模块一 流体输送技术
01
任务一 认识流体输送管路
02
任务二 计算管路中流体的参数
03
任务三 认识管路中的阻力
04
任务四 选择流体输送方式与相关计算
05
任务五 选用液体输送机械
06
07
任务六 选用气体输送机械
任务七 测定流体输送过程中的参数
09
综合案例
08
总结与归纳
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
化工生产过程中控制流体的参数主要包括流速、流量、压力、液位等，了解和掌握参数的测定原理、仪器设备类型、优缺点以及适用的范围，根据生产工艺的要求选择适合的测量设备和安装方式等，掌握设备的操作、事故的判断与处理等。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
流速或流量是工艺过程中进行调节与控制的参数，掌握测量流速的方法、原理和设备，掌握测速管、孔板流量计、文丘里管流量计、转子流量计、涡流流量计、电磁流量计以及超声波流量计等流量计的工作原理、适用范围以及优缺点，根据实际生产工艺要求，选择适合的测定流速与流量的设备。
子任务1 测定流速、流量
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
一、测速管
（1）测速管工作原理
测速管又称皮托管（Pitot tube），如图所示，是由两根弯成直角的同心套管组成，内管管口正对着管道中流体流动方向，外管的管口是封闭的，在外管前端壁面四周开有若干测压小孔。为了减小误差，测速管的前端经常做成半球形以减少涡流。测速管的内管与外管分别与U形压差计相连。
内管所测的是流体在A处的局部动能和静压能之和，称为冲压能。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
原理：测速管内管测得的是管口处流体的动能与静压能之和，动能转换为压力能，使其内管压力增大 ρu2/2,由压差计读数R。
即可算出管口处的点速度：
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
（2）测速管的安装
①必须保证测量点位于均匀流段，一般要求测量点上、下游的直管长度最好大于50倍管内径，至少也应大于8～12倍。
②测速管管口截面必须垂直于流体流动方向，任何偏离都将导致负偏差。
③测速管的外径d0不应超过管内径d的1/50，即d0测速管的优点是流体流经测速管的能量损失较小，通常适于测量大直径管路中的气体流速，但不能直接测量平均流速，且压差读数较小，通常需配用微压压差计。当流体中含有固体杂质时，会堵塞测压孔，故不宜采用测速管。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
二、孔板流量计
（1）孔板流量计的工作原理
孔板流量计(orifice flowmeter)属于差压式流量计，是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量的。孔板流量计的节流元件为孔板，即中央开有圆孔的金属板，其结构如图所示。将孔板垂直安装在管道中，以一定取压方式测取孔板前后两端的压差，并与压差计相连，即构成孔板流量计。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
原理：在孔板前后列柏努利方程，代入连续性方程并整理得孔口处流速：
体积流量：
C0 - 称为流量系数或孔流系数，
C0一般与A0/A1有关、与Re有关、与取压方法有关，需通过实验测定。
A0- 孔口面积。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
（2）孔板流量计的安装
孔板流量计安装时，上、下游需要有一段内径不变的直管作为稳定段，上游长度至少为管径的10倍，下游长度为管径的5倍。
孔板流量计结构简单，制造与安装都方便，其主要缺点是能量损失较大。这主要是由于流体流经孔板时，截面的突然缩小与扩大形成大量涡流所致。
孔板流量计的特点：恒截面、变压差，为差压式流量计。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
三、文丘里流量计（venturi flowmeter）
（1）文丘里流量计工作原理
孔板流量计的主要缺点是能量损失较大，其原因在于孔板前后的突然缩小与突然扩大。若用一段渐缩、渐扩管代替孔板，所构成的流量计称为文丘里流量计或文氏流量计，如图所示。当流体经过文丘里管时，由于均匀收缩和逐渐扩大，流速变化平缓，涡流较少，故能量损失比孔板大大减少。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
文丘里流量计的测量原理与孔板流量计相同，也属于差压式流量计。其流量公式也与孔板流量计相似，即
式中CV——文丘里流量计的流量系数（约为0.98～0.99）；
A0——喉管处截面积，m2。
由于文丘里流量计的能量损失较小，其流量系数较孔板大，因此相同压差计读数R时流量比孔板大。文丘里流量计的缺点是加工较难、精度要求高，因而造价高，安装时需占去一定管长位置。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
四、转子流量计
（1） 转子流量计(Rotary flowmeter)的结构与测量原理
转子流量计的结构如图所示，是由一段上粗下细的锥形玻璃管（锥角约在4°左右）和管内一个密度大于被测流体的固体转子（或称浮子）所构成。流体自玻璃管底部流入，经过转子和管壁之间的环隙，再从顶部流出。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
管中无流体通过时，转子沉在管底部。当被测流体以一定的流量流经转子与管壁之间的环隙时，由于流道截面减小，流速增大，压力随之降低，于是在转子上、下端面形成一个压差，将转子托起，使转子上浮。随转子的上浮，环隙面积逐渐增大，流速减小，压力增加，从而使转子两端的压差降低。当转子上浮至某一定高度时，转子两端面压差造成的升力恰好等于转子的重力时，转子不再上升，而悬浮在该高度。转子流量计玻璃管外表面上刻有流量值，根据转子平衡时其上端平面所处的位置，即可读取相应的流量。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
Af、Vf、ρf-分别为转子的横截面积、体积和密度
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
（3）转子流量计的刻度换算
转子流量计的刻度与被流体的密度有关。通常流量计在出厂之前，先用水和空气分别作为标定流量计刻度的介质。当应用于测量其它流体时，需要对原有的刻度加以校正。
假定出厂标定时所用液体与实际工作时的液体的流量系数CR相等，并忽略粘度变化的影响，在同一刻度下，两种液体的流量关系为：
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
转子流量计必须垂直安装在管路上，为便于检修，应设置如图所示的支路。
转子流量计读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高，对不同的流体适用性广。缺点是玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃容易破碎。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
五、涡轮流量计
（1）涡轮流量计的工作原理
涡轮流量计（Turbine flowmeter）是一种速度式流量仪表，涡轮流量计的原理示意图如图所示。在管道中心安放一个涡轮，两端由轴承支撑。当流体通过管道时，冲击涡轮叶片，对涡轮产生驱动力矩，使涡轮克服摩擦力矩和流体阻力矩而产生旋转。在一定的流量范围内，对一定的流体介质粘度，涡轮的旋转角速度与流体流速成正比。由此，流体流速可通过涡轮的旋转角速度得到，从而可以计算得到通过管道的流体流量。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
涡轮流量计的原理示意图
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
（2）涡轮流量计的安装
①安装涡轮流量计前，管道要清扫，被测介质不洁净时，要加过滤器，否则涡轮、轴承易被卡住，测不出流量来；
②拆装流量计时，对磁感应部分不能碰撞；
③投运前先进行仪表系数的设定，仔细检查，确认仪表接线无误，接地良好，方可送电；
④安装涡轮流量计时，前后管道法兰要水平，否则管道应力对流量计影响很大。
涡轮流量计的优点是高精度,在所有流量计中，属于比较精确的流量计；重复性好；无零点漂移，抗干扰能力好。
流量计必须水平安装在管道上（管道倾斜在50以内），安装时流量计轴线应与管道轴线同心，流向要一致。
涡轮流量计在以下一些测量对象获得广泛应用：石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体,涡轮流量计在用量上是仅次于孔板流量计。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
六、电磁流量计（Electromagnetic flowmeter）
（1）电磁流量计的工作原理
基于法拉第电磁感应原理研制出的一种测量导电液体积流量的仪表。根据法拉第电磁感应定律，导电体在磁场中作切割磁力线运动时，导体中产生感应电动势，该电动势的大小与导体在磁场中作垂直于磁场运动的速度成正比，由此再根据管径、介质的不同，转换成流量，如图所示。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
七、超声波流量计（Ultrasonic flowmeter）
（1）超声波流量计的工作原理
近代发展起来的一种新型测量流量的仪表。只要能传播声音的流体均可以用此类流量计测量，并可测量高粘度液体、非导电性液体或气体流量，其测量流速的原理是：通过检测流体流动对超声束（或超声脉冲）的作用以测量流量。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
子任务2 测定液位
液位（或液位高度）是工艺过程中进行调节与控制的参数，掌握测量液位的方法原理和设备，掌握玻璃管、玻璃板等液位计的工作原理、适用范围以及优缺点，根据实际生产工艺要求，选择适合的测定液位的设备。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
一、液位测定的原理
在化工生产中，经常需要了解容器内液体的贮存量，或对设备内的液位进行控制，因此，常常需要测量液位。测量液位的装置较多，但大多数遵循流体静力学基本原理。
如图所示的是利用U形压差计进行近距离液位测量装置。在容器或设备1的外边设一平衡室2，其中所装的液体与容器中相同，液面高度维持在容器中液面允许到达的最高位置。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
用一装有指示剂的U形压差计3把容器和平衡室连通起来，压差计读数R即可指示出容器内的液面高度，关系为：
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
若容器或设备的位置离操作室较远时，可采用图所示的远距离液位测量装置。在管内通入压缩氮气，用阀1调节其流量，测量时控制流量使在观察器中有少许气泡逸出。用U形压差计测量吹气管内的压力，其读数R的大小，即可反映出容器内的液位高度，关系为：
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
二、玻璃管式液位计
（1）工作原理与结构
液位计是基于连通器原理设计的，由玻璃管构成的液体通路。通路经接管用法兰或锥管螺纹与被测容器连接构成连通器，透过玻璃管观察到的液面与容器内的液面相同即液位高度。
管式液位计如图所示，主要由玻璃管、保护套、上下阀门及连接法兰（或螺纹）等组成。液位计改变零件的材料或增加一些附属部件，即可达到防腐或保温的功能。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
（2）适用范围及特点
管式液位计具有优良的性能（如耐高温、高压等）。另外，具有结构简单、经济实用、安装方便、工作可靠、使用寿命长等优点。
作为基本的液位指示液位计，广泛运用于在最简单液位测量场合和自动化程度不很高的大型工程项目中液位的测量和监测。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
三、玻璃板式液位计
（1）工作原理与结构
玻璃板式液位计如图所示，是基于连通器原理设计的，由玻璃板及液位计主体构成的液体通路是经接管用法兰或锥管螺纹与被测容器连接构成连通器，透过玻璃板观察到的液面与容器内的液面相同即液位高度。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
（2）适用范围及特点
玻璃板式液位计具有结构简单、经济实用、安装方便、工作可靠、使用寿命长等优点。
作为基本的液位指示液位计，该产品广泛运用于在最简单液位测量场合和自动化程度不很高的大型工程项目中液位的测量和监测。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
子任务3 测定压力
利用静力学基本原理可以测量流体的压力及压力差。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
一、U形压差计（U-tube manometer）
U形压差计的结构如图所示。它是一根U形玻璃管，内装指示液。要求指示液与被测流体不互溶，不起化学反应，且其密度大于被测流体密度。常用的指示液有水银、四氯化碳、水和液体石蜡等，应根据被测流体的种类和测量范围合理选择指示液。
当用U形压差计测量设备内两点的压差时，可将U形管两端与被测两点直接相连，利用的数值就可以计算出两点间的压力差。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
二、倒U形压差计（ Reverse U-tube manometer）
若被测流体为液体，也可选用比其密度小的流体（液体或气体）作为指示剂，采用如图所示的倒U形压差计形式。最常用的倒U形压差计是以空气作为指示剂。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
三、斜管压差计(Inclined manometer)
当所测量的流体压力差较小时，可将压差计倾斜放置，即为斜管压差计，用以放大读数，提高测量精度，如图所示。
R与R’的关系为：
式中α为倾斜角，其值越小，则读数放大倍数越大。
07
任务七 测定流体输送过程中的参数
四、双液体U管压差计（Two-liquid U-tube manometer）
又称为微压计，用于测量压力较小的场合。
如图所示，在U管上增设两个扩大室，内装密度接近但不互溶的两种指示液A和C ( ），扩大室内径与U管内径之比应大于10。这样扩大室的截面积比U管截面积大得多，即可认为即使U管内指示液A 的液面差R较大，但两扩大室内指示液C的液面变化微小，可近似认为维持在同一水平面。

展开更多......

收起↑