每天各種各樣的物質,在管道系統中被輸送和分配,其中包括溶劑化學品石油天然氣或用于輸送能量的蒸汽。管道中的流體通常具有完全不同的屬性,因此需要采用不同的測量原理對其進行測量。其中一種方法,就是基于壓差原理的流量測量。
大約300年前,瑞士數學家和物理學家伯努利發現了管道中流體的壓力和流速的直接關系,意大利物理學家文丘里也進行了相關流量實驗,并在1797年制造了首個用于封閉管道的流量計,被稱作文丘里管。以下介紹該原理如何進行測量的。
壓差流量計在測量管中設計了人為干預流體的結構,這里以孔板為例來說明。在孔板的前后管道中各有一個取壓孔,兩根單獨的管子將兩個取壓孔連接到壓差傳感器。該壓差與流速成比例關系,從而得出管道中的流體的質量和體積流量。
如果流體不流動,孔板前后壓力相同,一旦流體開始流動,由于管道的截面被孔板節流,孔板中的流速將顯著增加。根據流體力學原理,此時該處的靜壓下降。因此不同的壓力值,將由壓差變送器檢測出來。孔板前的壓力較大,后面的壓力較小,該壓差與流速成比例關系,從而得出管道中的流體的質量和體積流量。流速越高,孔板的壓降越大,測量道的壓差越大。
在眾多工業應用中,孔板能夠滿足大量的測量需求,盡管如此,仍有其他設計,用于某些特定的測量任務來克服外界的影響。如流體中攜帶固體而導致的過多壓力損失或組件磨損。本視例顯示了突然限流而使流體產生嚴重湍流現象。圓形的噴嘴漏斗狀的入口明顯降低了湍流,從而使壓力損失降低。噴嘴特別適合于較高的流速,或帶有磨損的固體顆粒的流體。采用文丘里噴嘴對湍流降低程度更大,主要由于流量計在管道中使用了更長的圓錐形管道結構來進行節流。為了最大程度優化過程條件的壓損和壓差值,可使用不同口徑設計的節流裝置。
需要注意的是,全球壓差流量計用于工業流量測量已有100年的歷史。該原理可用于液體氣體或蒸汽測量,并適于極端高溫高壓的工況。
在此,歡迎對暖通丨潔凈丨變送器丨MEMS微鏡丨MESM傳感丨工業品營銷等感興趣的專業人士,添加國納科技醬微信,我拉你入群,共同推動產業發展。