1 引 言(yán)
　　轉子流量(liàng)計和差壓(ya)式流量計(jì)是工業上(shang)和實驗室(shi)中的流量(liàng)計. 雖然都(dōu)是測量流(liu)量的儀表(biao)，但是其原(yuán)理卻大相(xiang)徑庭，其流(liú)量基本方(fang)程的⭐推導(dǎo)也不相同(tong)🚩，因此，導緻(zhi)儀表的特(tè)點和适用(yong)場合也有(you)所區别 .
2 流(liu)量計組成(cheng)與流量測(ce)量原理
2.1 轉(zhuǎn)子流量計(jì)
　　轉子流量(liàng)計，是由一(yī)個自下往(wǎng)上逐漸擴(kuo)大的帶刻(ke)度的錐形(xing)管和一個(ge)置于錐形(xing)管内可以(yi)自由上下(xià)移動的轉(zhuan)子構成. 工(gōng)作時，被測(ce)流體由錐(zhuī)形管下端(duan)🔞進入，沿着(zhe)錐形管向(xiang)上運動，流(liú)過轉子與(yǔ)錐形管之(zhī)✂️間的環隙(xì)，再從錐形(xíng)管上端流(liú)💃🏻出 . 受流動(dòng)🌈流體帶動(dòng)作用，轉子(zǐ)受到一個(ge)自下向上(shàng)流體對轉(zhuan)子的動壓(yā)🙇🏻力，正好等(deng)于轉子在(zài)被測流體(tǐ)中的重力(li)（即轉子自(zì)身的重力(li)減去流體(ti)對轉子的(de)浮力）.

　　垂直安裝(zhuāng)流量計時(shi)，轉子重心(xīn)就在錐形(xing)管中心軸(zhóu)線上，轉子(zǐ)所受的三(sān)個力都平(ping)行于中心(xin)軸線 . 當受(shòu)🌈力平衡時(shí)⛷️，轉子就穩(wen)🔞定在📐錐管(guǎn)内某一位(wei)置上 . 對于(yu)給定的🔞轉(zhuan)子流量計(jì)，轉子的材(cái)料、大小和(hé)形狀都可(ke)确定，所以(yi)轉子在被(bei)測流體中(zhōng)的重力是(shì)已知的，隻(zhī)有流體對(duì)轉子的動(dòng)壓力是随(sui)流體流速(sù)大小而變(biàn)化的 . 因此(ci)當流體流(liu)速變大或(huo)🌏變小時，轉(zhuan)子受到的(de)動壓力增(zēng)🌐大或減小(xiǎo)，轉子⭕将作(zuo)向上或向(xiàng)下的移動(dòng)，轉🈲子與錐(zhuī)形管壁之(zhī)🏃🏻間的環隙(xì)面積也發(fa)生變化，即(ji)流動截面(miàn)積也發生(sheng)變化，待變(bian)化到某一(yi)流速轉子(zi)🌐受力平衡(heng)時，轉子就(jiù)穩定🙇🏻在新(xin)的位置上(shang) . 對于一台(tai)♍給定的轉(zhuan)子流量計(jì)，轉子在錐(zhuī)管中平衡(héng)位置的高(gao)低反應了(le)被測流體(tǐ)流經錐形(xíng)管的流量(liàng)大小 .
2.2 差壓(yā)式流量計(ji)
　　差壓式流(liú)量計由三(sān)部分組成(chéng)，即由節流(liú)裝置、導壓(ya)管和差🙇🏻壓(yā)計‼️ . 差壓式(shi)流量計是(shì)利用流體(tǐ)流動的節(jie)流原🐆理來(lái)實現流量(liàng)🔱測量的.節(jiē)流原理是(shì)流體在有(you)節流裝置(zhì)的管道中(zhōng)流動時，在(zai)節流裝置(zhi)前後的管(guǎn)壁處，流體(tǐ)的靜壓力(li)産生差異(yì)的現象 .
　　流(liú)動流體的(de)能量有靜(jing)壓能和動(dong)能兩種形(xing)式.流體具(jù)有🈲靜壓能(neng)是因爲有(yǒu)壓力，具有(yǒu)動能是因(yīn)爲有流動(dòng)速度，在一(yi)定條件下(xià)，這兩種形(xing)式的能量(liàng)是可以相(xiang)互轉😄化 . 根(gen)據能量守(shou)恒定律，在(zài)沒有外加(jia)能量的前(qian)提下，流體(ti)所具有的(de)靜壓能和(he)動能，再加(jia)上用以克(kè)服流體流(liú)動阻力的(de)能量損失(shī)，其能量總(zong)和是相等(děng)的 . 圖 2 表示(shì)在節流裝(zhuang)置前後📞截(jie)面Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ處流(liu)體壓力與(yǔ)速度的分(fen)布情況 . 　流(liu)體在到達(da)截面Ⅰ之前(qián)，以一定的(de)流速 v1流動(dong)，此時靜壓(yā)力爲 p1. 在接(jiē)近節流裝(zhuāng)置時，由于(yu)遇到節流(liu)裝置的阻(zu)礙，使靠近(jìn)管壁處的(de)流體受到(dao)節流裝置(zhi)的阻擋作(zuo)用，使部分(fen)動能轉化(huà)爲靜壓能(neng)，使得節流(liu)裝置入口(kǒu)端面靠近(jìn)管壁處的(de)流體靜壓(yā)力升高，并(bing)且遠大于(yu)管徑中🐇心(xin)處的壓力(lì)，因此節🥵流(liu)裝置入口(kǒu)端面處産(chǎn)生一徑向(xiang)壓差 . 在📞徑(jing)向壓差的(de)作用下，流(liu)體産生徑(jìng)向加速度(du)，從而使靠(kao)近管壁處(chu)的流體質(zhi)點的流動(dòng)方向傾🔞斜(xie)于管道中(zhōng)心軸線，出(chū)現縮脈現(xian)象.由于受(shòu)到慣性作(zuò)用，流束的(de)最小截面(miàn)并不在節(jiē)流裝置的(de)孔口處，而(ér)是經過節(jie)流裝置♈之(zhī)後仍繼續(xù)收縮，到截(jie)面Ⅱ處流束(shù)達到⛹🏻‍♀️最小(xiǎo)，此時流速(sù)最大，即 v2，之(zhi)後流束又(yòu)逐漸擴大(da)，至截面Ⅲ後(hou)完全恢複(fú)，流速逐漸(jiàn)降到原值(zhí)，即 v3=v1.
　　由于節(jiē)流裝置産(chǎn)生流束的(de)局部收縮(suō)現象，使流(liú)體的流速(sù)🈚随之變化(hua)，即動能也(ye)跟着變化(hua) . 根據能量(liang)守恒定律(lǜ)，表♊征流體(tǐ)靜壓能🙇🏻的(de)靜壓力也(yě)要變化 . 在(zài)截面Ⅰ處，流(liú)體具有靜(jìng)壓力 p1. 在截(jie)面Ⅱ處，流速(su)增到最大(dà) v2，靜壓力就(jiù)降🌈到最小(xiǎo) p2，而後又随(sui)着👈流束的(de)恢🚩複而恢(hui)複❄️ . 由于在(zai)節流裝置(zhi)端面處流(liu)通面突然(ran)縮小，而節(jie)流裝置之(zhi)後流通面(miàn)積突然又(you)擴大，使流(liú)體形成局(jú)部渦流，部(bù)分能量被(bei)😍消耗，同時(shi)流體流經(jing)孔闆時，爲(wei)克服摩擦(ca)力也需消(xiāo)耗能量，所(suǒ)以流體在(zài)🔞截面Ⅲ處的(de)靜壓力 p3不(bu)能恢複到(dao)原值 p1，而産(chǎn)生永久的(de)壓力損失(shī). 截面Ⅰ與Ⅱ處(chu)的壓差（δp=p1- p2）與(yǔ)流體在節(jie)流裝置前(qián)的流量有(yǒu)一一對應(yīng)關系，隻要(yào)測出節流(liu)裝置前後(hòu)的壓差大(dà)小即可表(biǎo)示流量大(da)小 .

2.3 總結
　　轉(zhuǎn)子流量計(ji)與差壓式(shi)流量計在(zài)工作原理(lǐ)上是不相(xiàng)同的 . 轉😍子(zi)式流量計(ji)，是在節流(liu)面積（如孔(kǒng)闆流通❄️面(miàn)積）不變的(de)條件下🈲，以(yi)差壓變化(huà)來反映流(liú)量的大小(xiǎo)；而差壓式(shì)流💁量計，卻(què)是以壓降(jiàng)不變🐆，利用(yòng)節流面積(ji)的變化♍來(lai)測量流🤞量(liang)的大小✌️.即(ji)轉子流量(liàng)計的測量(liàng)原理可以(yǐ)簡化爲：恒(héng)壓💚降、變節(jie)流；差壓式(shi)流量計的(de)測量原理(li)簡❓化爲：變(bian)壓降、恒節(jiē)流 .
3 流量方(fang)程推導
3.1 轉(zhuǎn)子流量計(jì)
　　轉子流量(liàng)計中當轉(zhuan)子穩定時(shi)，對轉子進(jin)行受力分(fen)析：

　　其中：ρt爲(wei)轉子的密(mì)度；ρf爲流體(ti)的密度；V 爲(wei)轉子的體(tǐ)積；Δp 爲轉子(zi)前後的壓(yā)差（常數）；A 爲(wei)轉子的最(zuì)大截面積(jī) .
　　轉子和錐(zhui)形管間的(de)環隙面積(ji)相當于節(jie)流式流量(liang)計的節流(liu)面積，但它(tā)是變化的(de)，并與轉子(zi)高度 h成近(jìn)似的線性(xìng)關系，因此(ci)，轉子😘流量(liang)計的流量(liàng)可以表示(shì)爲：

　　式中，ф 爲(wei)儀表常數(shu)；h 爲轉子浮(fú)起的高度(du) .由于轉子(zi)流量計在(zài)生産中進(jìn)行刻度的(de)時候，通常(chang)選擇在工(gong)業基準狀(zhuang)态（20℃，0.10133Mpa）下用水(shui)或者空氣(qi)進行标定(ding)的 . 所以，在(zài)實際使用(yong)㊙️時，如果被(bei)測介質的(de)密度和工(gong)作狀态與(yu)刻度時的(de)不一緻，就(jiù)必須對流(liú)量指示值(zhi)按照實際(jì)被測介質(zhì)的密度、溫(wen)度、壓力等(deng)參數的具(ju)體情況進(jìn)行修正.
①液(yè)體流量測(cè)量時的修(xiu)正
　　由于測(ce)量液體的(de)轉子流量(liàng)計是在常(chang)溫 20℃下用水(shuǐ)标定的，根(gen)據式（1）可寫(xiě)爲：

　　式中，qv0爲(wèi)用水标定(dìng)時的流量(liàng)刻度；ρw是水(shui)的密度 .
　　如(ru)果被測介(jiè)質不是水(shui)，則需要對(duì)流量刻度(du)進行重新(xīn)修💔正☂️.如✏️果(guo)被測介質(zhi)的黏度和(hé)水的黏度(du)相差不大(da)，可以近似(si)認爲 ф 是常(chang)數🏒，有

　　式中(zhōng)，qvf爲被測介(jiè)質的實際(ji)流量；ρf是被(bèi)測介質的(de)密度 .
　　式（5）和(he)式（4）相除，整(zhěng)理後得：

②氣(qi)體流量測(ce)量時的修(xiū)正
　　當采用(yòng)轉子流量(liang)計進行氣(qi)體流量測(ce)量時，對其(qí)流量值也(yě)🙇‍♀️要進🛀行修(xiu)正，除了被(bei)測介質的(de)密度進行(hang)修正之外(wai)，還需要🐪對(dui)被測介質(zhi)的工作溫(wen)度和壓力(lì)進行修正(zheng)❌ . 當已知儀(yi)表的顯示(shi)刻❗度爲 qv0，則(ze)被測介質(zhì)的🚶‍♀️實際流(liu)量（工業基(jī)準狀态）可(ke)按下式修(xiu)正，即：

　　式中(zhong)，qvf爲被測介(jiè)質的實際(ji)流量；ρ0和 ρf是(shì)空氣和被(bei)測介質💜在(zài)标準狀态(tai)下的密度(dù)；Pf和 Tf分别爲(wèi)被測介質(zhì)的絕對壓(ya)力和熱力(li)學溫度；P0和(he)T0分别爲标(biāo)準狀态下(xia)的絕對壓(yā)力和熱力(li)💔學溫度（P0=0.10133Mpa，T0=293K）；qv0爲(wèi)刻度流量(liàng)值。
3.2 差壓式(shì)流量計
　　流(liu)體流經節(jiē)流裝置時(shí)，不對外做(zuo)功，沒有外(wài)加能量，流(liú)體本身💞也(yě)沒有溫度(du)變化 . 在管(guǎn)道内流動(dong)的流體，對(dui)于管道中(zhōng)任💜意兩個(gè)截🌐面都符(fú)合伯努利(li)方程，現選(xuan)截面Ⅰ和Ⅱ（見(jiàn)圖 2）進行分(fèn)析。
流體的(de)伯努利方(fāng)程：

　　從上式(shì)可以看出(chū)：流量與壓(ya)力差 ΔP 的平(píng)方根成正(zhèng)比 .
　　對于可(kě)壓縮流體(ti)流量監測(cè)，因其易發(fa)生體積變(bian)化✂️，所以在(zai)流量🥵方程(chéng)中要引入(ru)膨脹系數(shù) ε，則流量基(jī)本方程可(kě)寫♈爲：

　　式中(zhōng)：qv、qm分别爲被(bei)測介質的(de)體積流量(liang)和質量流(liu)量；A0節流🙇‍♀️裝(zhuāng)置的開孔(kong)截面積；ρ 節(jiē)流裝置前(qián)的流體密(mì)度 .
　　式（13）、（14）爲節(jie)流式流量(liang)計的流量(liang)方程，即壓(ya)差和流量(liang)間的定量(liàng)關系 .
　　由流(liu)量基本方(fāng)程可以看(kan)出，在其他(tā)條件不變(biàn)的前提下(xià)，流量與壓(ya)差的平方(fang)根成正比(bi)，要知道流(liu)量與壓力(lì)差的真實(shi)關系，關鍵(jiàn)在于 α 的取(qu)值 .α 是受許(xǔ)多因素影(yǐng)響的綜合(he)性系數，對(dui)于标準節(jie)流裝置，其(qí)值可以從(cóng)有關手冊(ce)中查出；對(dui)于非标準(zhǔn)節流裝置(zhi)，其值主要(yao)由實驗方(fang)法得到 .
3.3 總(zǒng)結
　　兩種流(liú)量計依據(ju)的原理不(bu)同，得到的(de)流量方程(chéng)截然不同(tóng) . 轉✍️子流量(liang)計的流量(liang)基本方程(cheng)主要是根(gen)據轉子受(shòu)力平衡進(jin)行推導而(er)得到的，而(ér)差壓式流(liú)量✍️計的流(liú)量基本方(fang)程主要是(shì)根據伯努(nǔ)利方程和(he)流✔️體連續(xu)性方程進(jìn)行推導而(er)得到的 .
4 流(liú)量計的特(tè)點
4.1 轉子流(liú)量計
　　轉子(zi)流量計用(yòng)以測量單(dan)相非脈動(dòng)流體(液體(tǐ)或氣體 ) 的(de)流量，廣泛(fàn)應用于化(huà)工、石油、輕(qing)工、醫藥、環(huan)保、食品及(ji)⚽計量測試(shi)🍉、科學❤️研究(jiū)等部門 .
4.1.1 轉(zhuan)子流量計(ji)的優點 ：
① 轉(zhuan)子流量計(jì)适用于小(xiǎo)管徑和低(di)流速 . 常用(yòng)轉子流量(liàng)❓計口徑在(zai) 40-50mm 以下，最小(xiao)口徑可達(da)1.5-4mm. 在測量液(yè)體流速時(shí)，口徑 10mm 以🐉下(xià)玻璃管💃🏻轉(zhuǎn)子流量計(jì)徑，流速隻(zhi)在0.2-0.6m/s之間，甚(shèn)至低于 0.1m/s；金(jīn)屬管轉子(zi)流量計和(hé)口徑大于(yú) 15mm的玻璃管(guan)轉子流量(liàng)計，流速在(zài) 0.5-1.5m/s 之間 .
② 轉子(zi)流量計可(kě)用于較低(di)雷諾數，在(zai)轉子與管(guǎn)壁的❗環隙(xi)處流動的(de)流體雷諾(nuo)數隻要大(da)于 40 或500，即使(shi)雷諾數變(biàn)化流量系(xì)數也🐪要保(bǎo)持常數，即(jí)流體粘度(dù)對流量系(xi)數無影響(xiang).這數值遠(yuan)低于節流(liú)差壓式儀(yi)表最低雷(léi)諾數 104-105 的要(yào)求 .
③ 大部分(fèn)轉子流量(liang)計沒有上(shang)遊直管段(duan)要求，對安(an)裝條件要(yào)㊙️求🈲較低 .
④ 轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量測量(liang)範圍較廣(guǎng)，一般爲10:1，最(zuì)低爲 5:1，最☁️高(gao)爲⛹🏻‍♀️ 25:1.
⑤ 與節流(liu)式流量計(ji)相比，轉子(zi)流量計壓(yā)力損失較(jiao)低🔴 .
⑥ 玻璃管(guǎn)轉子流量(liàng)計結構簡(jiǎn)單，價格低(dī)廉，使用方(fāng)便 .
4.1.2 轉子流(liu)量計的缺(que)點：
① 轉子流(liu)量計用來(lai)檢測的流(liu)體，若與出(chu)廠标定時(shi)使用的流(liu)體不同，則(ze)需作流量(liàng)示值修正(zhèng) . 測量液體(ti)的✊轉子流(liú)量計通常(chang)以水标📐定(ding)，氣體用空(kong)氣标定，如(ru)實際使用(yong)流體密❄️度(dù)、粘度與之(zhī)不同，流量(liang)要偏離原(yuan)分度值，要(yào)作換算修(xiu)正 . 因此，測(ce)量精度受(shòu)流體物理(lǐ)參數變化(hua)的影響 .
② 玻(bo)璃轉子流(liu)量計因爲(wei)有玻璃管(guan)，所以存在(zai)易碎的風(feng)險，尤其是(shi)用來檢‼️測(cè)🛀🏻氣體⛱️流量(liang)的無導向(xiang)結構轉子(zǐ) .
③ 大部分結(jie)構轉子流(liú)量計隻能(néng)用于自下(xià)向上垂直(zhí)流的管道(dao)🌍安裝 .
④ 轉子(zi)流量計應(yīng)用僅适合(he)于于中小(xiao)管徑，普通(tong)全流型轉(zhuǎn)子流量計(jì)不适用于(yú)大管徑，玻(bo)璃管轉子(zi)流量計适(shì)用的最大(dà)口徑爲 150mm，金(jīn)屬轉子流(liu)量計适用(yong)的最大口(kǒu)徑爲 200mm.
4.2 差壓(ya)式流量計(ji)
　　差壓式流(liú)量計應用(yong)廣泛、曆史(shǐ)悠久，在各(ge)類流量儀(yí)表‼️中🔞其🈲使(shi)用量大. 近(jìn)來，各種新(xīn)型流量計(jì)的出現，緻(zhi)使它的用(yong)量有所下(xia)降，但👄差壓(yā)式流量計(ji)目前仍在(zài)整個流量(liang)計量領域(yu)起🐪着作用(yòng)，廣泛應㊙️用(yòng)于石油、化(hua)工、冶金、電(diàn)力、輕工等(děng)各部門 .
4.2.1 差(chà)壓式流量(liang)計的優點(dian)：
① 标準差壓(yā)式流量計(ji)應用廣泛(fàn)，結構簡單(dān)牢固，性能(neng)❓穩🔞定可靠(kào)，使用壽命(mìng)長，安裝方(fāng)便，适用于(yú)大流量的(de)測量👅 .
② 标準(zhun)節流裝置(zhì)适用于測(cè)量管道直(zhí)徑大于50mm，雷(lei)諾數在指(zhǐ)數 104-105以上，流(liu)體應當清(qīng)潔且充滿(mǎn)全部管道(dao)，同時不發(fā)💚生相☂️變 .
4.2.2 差(chà)壓式流量(liàng)計的缺點(dian)：
① 差壓式流(liú)量計的測(cè)量精度偏(piān)低，測量的(de)重複性、精(jing)度💛在流💁量(liàng)計中處于(yu)中等水平(ping)，由于各種(zhong)因素的綜(zong)合影響，其(qí)精度難以(yǐ)提高 .
② 流量(liang)測量範圍(wei)度窄，由于(yu)流量與儀(yí)表信号( 差(chà)壓 ) 的平方(fang)根成正比(bǐ)關系，範圍(wei)度一般僅(jin) 3:1-4:1.
③ 現場安裝(zhuang)條件要求(qiú)較高，爲保(bǎo)證流體在(zai)節流裝置(zhì)前後🌍爲⛹🏻‍♀️穩(wěn)定的流動(dong)狀态，在節(jie)流裝置的(de)上、下遊必(bi)須配置一(yi)定長度的(de)直管🈲段 (指(zhǐ)孔闆，噴嘴(zui))，一般難以(yǐ)🌈滿足 .
④ 差壓(yā)式流量計(ji)的壓損較(jiào)大，孔闆流(liú)量計的壓(yā)損最大，噴(pen)嘴流量🏃🏻‍♂️計(ji)次之，文丘(qiū)裏管流量(liàng)計最小，當(dāng)不允許有(you)較大的管(guan)道壓損時(shi)，不宜采用(yong) .
⑤ 檢測件與(yǔ)差壓顯示(shì)儀表之間(jiān)的引壓管(guan)線容易産(chǎn)生洩🏃🏻‍♂️漏、堵(dǔ)塞、凍結及(ji)信号失真(zhen)等故障 .
4.3 總(zǒng)結
　　差壓式(shi)流量計僅(jin)适用于測(ce)量管道直(zhí)徑大于50mm，雷(lei)諾數在指(zhi)數🌍 104-105以上的(de)流體，而轉(zhuan)子流量計(jì)适用于小(xiǎo)管徑、低流(liú)速、較低😘雷(léi)諾💰數的流(liu)速測量 . 差(chà)壓式流量(liang)計 ( 指孔闆(pǎn)，噴嘴 )，爲保(bao)證流體在(zài)節流裝置(zhi)前後爲穩(wen)定的流動(dong)狀⛱️态，需在(zai)節🏒流裝置(zhì)的上、下遊(you)必須配置(zhì)一👉定長度(dù)的直管段(duàn)，而轉子流(liú)量計對上(shang)遊直管段(duàn)要㊙️求不高(gāo)，其現💔場安(ān)裝條件要(yào)求較低. 差(cha)壓式流量(liang)計🔞的壓損(sǔn)較大，而轉(zhuǎn)子流量🌈計(ji)壓力損🏒失(shi)較低 .
5 結 論(lun)
　　從對轉子(zǐ)流量計與(yǔ)差壓式流(liu)量計工作(zuo)原理的分(fen)析、流👨‍❤️‍👨量基(ji)本方程的(de)推導及優(you)缺點分析(xi)中得到如(rú)🌂下體會：
　　轉(zhuan)子流量計(ji)是一種恒(héng)壓降、變節(jiē)流面積的(de)流量儀表(biao)，轉子🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量(liàng)計在出廠(chǎng)前是在工(gong)業基準狀(zhuàng)态（20℃，0.10133Mpa）下用水(shuǐ)或者空氣(qì)進行刻度(du)的，其流量(liang)基本方程(chéng)在使用時(shi)需進☁️行修(xiū)正，适用于(yú)小管徑、低(di)流速和低(di)雷諾數，壓(ya)力損失較(jiào)小 .
　　差壓式(shì)流量計是(shì)一種恒節(jiē)流、變壓降(jiàng)的流量儀(yí)表，由流量(liàng)❌基本方程(chéng)可以看出(chū)，在流量系(xi)數、膨脹系(xi)數及節流(liú)面積不🌏變(bian)的前提下(xià)，流量與壓(ya)差的平方(fāng)根成正比(bi)，該壓力計(ji)應用廣泛(fan)，結構簡單(dan)✉️牢固，性能(neng)穩定可靠(kao)，使用壽命(ming)長，安裝方(fāng)便，适用于(yu)大流量的(de)測🔞量，壓損(sun)較大 .
　　在化(huà)工生産中(zhōng)使用時應(yīng)根據現場(chǎng)要求，再結(jié)合各儀🍓表(biǎo)的特👅點，選(xuan)擇使用哪(nǎ)種流量計(jì)來進行測(ce)量 .

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