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第三章流量测量第一节概述一、流量检测基础知识流量是工业生产过程中一个重要的参数。
流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。
流量可用体积流量和质量流量来表示，其单位分别用m3/h和kg/h等表示。
流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬间时流体的流量值；计量表（总量表）是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间内流体的总量，即各瞬时流量的累加和，如水表等。
工业上常用的流量仪表可分为两大类。
1、速度式流量计以测量流体在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。
如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩涡流量计、冲量式流量计、堰式流量计和叶轮水表等。
2、容积式流量计以单位时间内所排出的流体固定容积的数目作为测量依据。
如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计和活塞式流量计等。
二、分类及特点按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型：1．容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。
流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。
容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。
根据回转体形状不同，目前生产的产品分为：适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计；适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等。
2．叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。
典型的叶轮式流量计是水表和涡轮流量计，其结构可以是机械传动输出式或电脉冲输出式。
一般机械式传动输出的水表准确度较低，误差约±2％，但结构简单，造价低，国内已批量生产，并标准化、通用化和系列化。
电脉冲信号输出的涡轮流量计的准确度较高，一般误差为±0.2％～0.5％。
3．差压式流量计(变压降式流量计)差压式流体流动的伯努利方程就是流体运动的能量方程，其含义是：在流体运动过程中，不同性质的机械能可以相互转换，但总的机械能守恒，差压式流量计正是利用了压能与动能的转换和守恒原理而测量流量的。
流量测量的方法及其原理流量可以根据被测物理量的不同分为质量流量（mass flow rate）和体积流量（volume flow rate）的测量，由于质量相对于体积是一个不变量，因此前者更为准确．二者的主要测量方法如下所述：1、质量流量（mass flow rate）的测量方法及其原理1.1 传送带的流量测量传送带的流量测量原理如图1所示，通过重力传感器测量传送带上长度为L部分的质量M，如果传送带的速度为v，质量流量为Q，那么，Q可以表示为：Q/(1)LMv图1 传送带的流量测量原理示意图1.2 Coriolis流量计Coriolis流量计多用于测量液体的质量流量，主要工作原理是通过测量在旋转管中的流体的Coriolis力，进而间接测得质量流量．1.3 热式质量流量计热式质量流量计多用于测量气体的质量流量，使流体通过加热装置，通过测量：a)流体温度的上升，b)把流体加热至一定温度时加热装置的功率，进而测得质量流量．1.4 通过测量体积流量与流体密度进行测量2、体积流量（volume flow rate）的测量方法及其原理2.1 压差流量计压差流量计的测量原理如图2所示：在流体通道管中加入一个障碍物（如，文丘里管），当流体通过障碍物时，其速度增加，对容器壁产生的压强减小，体积流量正比于约束装置前后流体压强之差的平方根。
图2 压差流量计的测量原理示意图图2中1P 对应通过障碍之前的位置，2P 对应流体通过障碍后压强为极小值的位置，体积流量Q 可以表示为： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=ρ)(2)/(1212122P P A A A Q (2) 其中，1A 与1P 分别表示流体通过障碍之前的横截面积以及压强，2A 与2P 分别表示流体通过障碍之后的横截面积以及压强，ρ表示流体的密度。
以上公式在实际应用之中有一定的不便，比如相应的横截面积1A 与2A 都不宜测得，因此，经常把公式(2)修正为： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=ρ)(2)'/'(1'212122P P A A A C Q D (3) 式(3)中，'1A 为流体通过障碍之前管道的直径，'2A 为障碍的直径，D C 是流量系数，与Reynolds 数以及管道与流体的直径差有关。
流量测量技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 了解流量测量技术的基本概念、原理及分类；2. 掌握流量计的选型、安装、使用及维护方法；3. 理解流体力学基础知识在流量测量中的应用。
技能目标：1. 学会使用流量计进行实验操作，具备实际操作能力；2. 能够分析流量测量数据，解决简单实际问题；3. 培养学生查阅资料、自主学习的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对流量测量技术研究的兴趣，激发科技创新意识；2. 增强学生的团队协作意识，培养合作精神；3. 培养学生严谨的科学态度，树立正确的价值观。
课程性质分析：本课程为技术学科，旨在使学生掌握流量测量技术的基本知识和技能，提高实践操作能力。
学生特点分析：学生处于高中阶段，具备一定的物理知识和实验能力，对新鲜事物充满好奇，但需要进一步引导和培养。
教学要求：1. 结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实践操作能力；2. 注重启发式教学，引导学生主动探究、积极思考；3. 关注学生个体差异，实施差异化教学，确保每位学生都能达到课程目标。
二、教学内容1. 流量测量技术基本概念：流体、流量、流速等；2. 流量测量原理：容积法、速度法、质量法等；3. 流量计的分类及特点：机械式、电磁式、超声波式、热式等；4. 流量计的选型、安装、使用及维护方法；5. 流体力学基础知识在流量测量中的应用；6. 流量测量实验操作及数据处理；7. 流量测量技术在实际工程中的应用案例。
教学大纲安排：第一课时：流量测量技术基本概念、原理及分类第二课时：流量计的选型、安装、使用及维护方法第三课时：流体力学基础知识在流量测量中的应用第四课时：流量测量实验操作及数据处理第五课时：流量测量技术在实际工程中的应用案例教材章节及内容：第一章：流体力学基础第二章：流量测量技术2.1 流量测量基本概念2.2 流量测量原理2.3 流量计的分类及特点2.4 流量计的选型、安装、使用及维护第三章：流量测量实验3.1 实验原理及方法3.2 实验操作步骤3.3 数据处理与分析第四章：流量测量技术在工程中的应用4.1 应用案例介绍4.2 技术发展趋势及前景展望教学内容注重科学性和系统性，结合实际工程案例，使学生全面掌握流量测量技术的基本知识和技能。
