交通設(shè)備與控制工程測試技術(shù)第八章流速流量測量8.1本章學(xué)習(xí)要點及知識點匯總第八章流速流量測量/本章知識點8.2流量的分類8.2.1流量的概念流體在單位時間內(nèi)流經(jīng)某一有效截面的體積或質(zhì)量，前者稱體積流量（m3/s)，后者稱質(zhì)量流量(kg/s)。如果在截面上速度分布是均勻的，則：如果介質(zhì)的密度為ρ，那么質(zhì)量流量第八章流速流量測量/流量的分類流過管道某截面的流體的速度在截面上各處不可能是均勻的，假定在這個截面上某一微小單元面積上dA速度是均勻的，流過該單元面積上的體積流量為：整個截面上的流量qv第八章流速流量測量/流量的分類測量某一段時間內(nèi)流過的流體量，即瞬時流量對時間的積分，稱之流體總量。用來測量流量的儀表統(tǒng)稱為流量計。測量總量的儀表稱為流體計量表或總量計。8.2.2流體的幾個概念（1）粘性在流體的內(nèi)部相互接觸的部分在其切線方向的速度有差別時會產(chǎn)生減小其速度差的作用。這是因為流速快的部分要加速與其相接觸的流速慢的部分，而流速慢的部分要減小與其相接觸的流速快的部分，流體的這種性質(zhì)，稱為粘性。衡量流體粘性大小的物理量稱為粘度。設(shè)有兩塊面積很大距離很近的平板，兩平板中間是流體。令底下的平板保持不動，而以一恒定力推動上面平板，使其以速度v沿x方向活動。由于流體粘性的作用，附在上板底面的一薄層液體以速度v隨上板運動。而下板不動故附在其上的流體不動，所以兩板間的液體就分成無數(shù)薄層而運動，如圖所示。作用力F與受力面平行，稱為剪力，剪力與板的速度v、板的面積S成正比，而與兩板間的距離y成反比，即第八章流速流量測量/流量的分類

稱為粘度，或動力粘度(Dynamicviscosity)，也稱為絕對粘度，單位是：泊（P）(Pa.s)第八章流速流量測量/流量的分類v稱為運動粘度（Kinematicviscosity），曾今沿用的單位是：斯（St），工程用厘斯（mSt），現(xiàn)在使用m2/s。（2）層流和紊流流體在細(xì)管中的流動形式可分為層流和紊流兩種。所謂層流(laminarflow)就是流體在細(xì)管中流動的流線平行于管軸時的流動。所謂紊流(turbulentflow)就是流體在細(xì)管中流動的流線相對混亂的流動。利用雷諾數(shù)可以判斷流動的形式。如果雷諾數(shù)小于某一值時，可判斷為層流，而大于此值時則判斷為紊流?！驹斠娤马撜f明】由此，我們發(fā)現(xiàn)管內(nèi)流體流動時存在著兩種狀態(tài)：一為層流狀態(tài)一為紊流狀態(tài)．在不同的流動狀態(tài)下，流體有不同的流動特性。在層流流動狀態(tài)時，流量與壓力降成正比；在紊流流動狀態(tài)時，流量與壓力降的平方根成正比，而且在層流與紊流兩種不同的流動狀態(tài)時，其管內(nèi)的速度分布也大不相同。這些對于許多采用測量流速來得到流量的測量方法是很重要的。第八章流速流量測量/流量的分類在層流流動狀態(tài)下，流速分布是以管軸為中心線的軸對稱拋物線分布。第八章流速流量測量/流量的分類在紊流流動狀態(tài)下，管內(nèi)流速同樣是以管中心線軸對稱的分布，但是其分布呈指數(shù)曲線形式。對于同樣的液流裝置，由層流轉(zhuǎn)換為紊流時的雷諾數(shù)恒大于紊流向?qū)恿鬓D(zhuǎn)換的雷諾數(shù)。前者稱上臨界雷諾數(shù)，其值隨試驗條件而變，很不穩(wěn)定；后者稱下臨界雷諾數(shù)，其值比較穩(wěn)定，對于一般條件下的管流（圓管直徑為特征長度，斷面平均流速為特征速度），約為2300。（3）雷諾數(shù)雷諾數(shù)是表征流體流動時慣性力與粘性力之比。利用細(xì)管直徑D，可求出雷諾數(shù)Re：第八章流速流量測量/流量的分類Re＜2320時為層流，Re＞2320時為紊流；（4）流體流動的連續(xù)性方程流體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動的情況：利用細(xì)管直徑D，可求出雷諾數(shù)Re：第八章流速流量測量/流量的分類即流體在穩(wěn)定流動，且不可壓縮時，流過各截面流體的體積為常量。因此利用上式，很方便的求出流體流過管道不同截面時的流速。（5）流體伯努力方程第八章流速流量測量/流量的分類圖8-1管道中有節(jié)流時的液體8.3體積流量測量8.3.1流速測量原理（1）基本原理流體通過管截面S的質(zhì)量流量為：對于不考慮壓縮性的氣體，其速度為：對于可壓縮氣體，其速度為：第八章流速流量測量/體積流量測量由此可知，對于在管道中流動的流體，只要知道它的流速、密度、總壓p0、靜壓ps及總溫，就能計算出它的流量。大直徑管道的流量測量多用此流速法。（2）管道內(nèi)的速度分布在管道中只測某一點的速度就來計算流量是不準(zhǔn)確的，因為實際流體存在粘性，管道上各點的速度分布是不均勻的，因此必須測出截面上的平均流速才能計算其流量。第八章流速流量測量/體積流量測量8.3.2差壓式流量計差壓式流量計也被稱為阻塞式流量計，它通常將節(jié)流元件放置在流動介質(zhì)的管道中，起著阻擋流體的作用，通過引起流體局部速度的改變，進(jìn)而使得節(jié)流裝置的兩側(cè)壓力發(fā)生變化。當(dāng)在流體管道中安裝節(jié)流元件時，通過節(jié)流元件流體的流速增加，壓力下降，流體的體積流量與節(jié)流元件兩側(cè)壓差的平方根成正比；當(dāng)使用不同的裝置來測量節(jié)流元件前后的兩個壓力時，如果實際壓力差很小，通過測量值計算出來的壓差可能存在較大的誤差，所以測量的方法很重要，通常是使用一種膜片式的壓差傳感器來進(jìn)行測量。第八章流速流量測量/體積流量測量圖8-2孔板圖8-3文丘里管圖8-4流量噴嘴由于不可壓縮流體的特性，有：第八章流速流量測量/體積流量測量令高度，并且把帶入式式中，為理想流量。對于給定流量計，式中的和也是確定的，定義為：第八章流速流量測量/體積流量測量稱為速度接近因子（流量因子）。對圓形截面的管道來說，面積，有：式中，；D為大截面直徑；d為小截面直徑。又定義為：式中，C為卸流系數(shù),表示經(jīng)過流量計時造成的流量損失；K為流量系數(shù)；為實際流量。由上面兩式可得到實際的流量為：第八章流速流量測量/體積流量測量由以上推導(dǎo)可知，節(jié)流元件使得流束形成局部收縮，促進(jìn)流速加快。由能量守恒定律知流速的加快必定導(dǎo)致流體靜壓力的降低，使得節(jié)流元件前后產(chǎn)生靜壓差，該靜壓差正比于流體流量，因此可以通過測量壓差來求得流體流量。常用的節(jié)流裝置

文丘里管孔板

噴嘴另有一種差壓式流量計叫做皮托管，皮托靜壓管是通過在流體輸送管道內(nèi)產(chǎn)生壓力差來測量流量的另一種裝置，但是皮托管對于流體的阻擋作用幾乎可以忽略不計。皮托管是一個非常薄的管道，它只能阻擋很小一部分流體，所以適用于測量流過管道橫截面的單點流量。第八章流速流量測量/體積流量測量圖8-5皮托管8.3.3渦輪流量計渦輪轉(zhuǎn)子沿液流方向安裝，其軸線與流向平行。流過葉輪的流體使得轉(zhuǎn)子以與流體的體積流量成比例的速度旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是采用非接觸式的磁電傳感器來測量的。一般是以鐵磁材料制作渦輪葉片，并在儀表盒內(nèi)安裝永磁鐵和線圈。當(dāng)渦輪旋轉(zhuǎn)時，其上的每個葉片經(jīng)過線圈時都會引發(fā)一個線圈內(nèi)的電壓脈沖，如果用脈沖計數(shù)器測量這些脈沖，就可以推導(dǎo)出脈沖頻率，進(jìn)而計算出流體流量。另外，通過累計一定時間間隔內(nèi)的脈沖數(shù)，還可以求得這段時間內(nèi)的總流量。第八章流速流量測量/體積流量測量若導(dǎo)磁的渦輪葉片數(shù)為m，則傳感器輸出的電動勢頻率為：第八章流速流量測量/體積流量測量式中，n為轉(zhuǎn)子角速度。由于渦輪轉(zhuǎn)速n與流量計輸出的脈沖頻率成正比，因此常用流量計的儀表常數(shù)來表示頻率與流量之間的比例關(guān)系，即：在忽略軸承摩擦和渦輪軸的功率輸出時，流體的體積流量和轉(zhuǎn)子角速度的關(guān)系如下式：式中，為流體的體積流量；n為轉(zhuǎn)子角速度；D為流量計孔；v為流體動粘滯度。如果渦輪轉(zhuǎn)子安裝時使用低摩擦軸承，測量誤差可低至±0.2%。然而渦輪流量計不像節(jié)流式儀表那樣堅固可靠，被測流體中的任何顆粒物質(zhì)都會對測量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。軸承的磨損是一個嚴(yán)重的問題，它會給測量系統(tǒng)帶來永久的壓力損失。當(dāng)被測液體中存在的固體顆粒或氣體氣泡量較大時，測量結(jié)果容易產(chǎn)生較大誤差。工業(yè)用渦輪流量計滿量程流量范圍為0~120m3/min（液體）和0~400m3/min（氣體）。儀器出廠前以水作工作介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。在被測流體的運動粘滯度小于5×10-6m2/s時，在規(guī)定的流量測量范圍內(nèi)，可直接使用廠家給出的儀表常數(shù)ξ，而無需另行標(biāo)定。但在液壓系統(tǒng)的流量測量中，因被測液體粘滯度大，因而在廠家所提供的流量測量范圍內(nèi)可能不能保持一定的線性關(guān)系，此時應(yīng)對流量計重新標(biāo)定，從而對每種特定的介質(zhì)得到一種定度曲線，據(jù)此對測量結(jié)果作修正。第八章流速流量測量/體積流量測量8.3.4浮子流量計浮子流量計是一種通過截面變化來計算流量的節(jié)流式流量計，在小流量、低雷諾數(shù)場合有廣泛的應(yīng)用。它由一個垂直的錐形管做本體，大口朝上，管中放置一個可以上下自由浮動的浮子，當(dāng)被測流體從下往上流動時，浮子處于上浮狀態(tài)，浮子上浮的高度就表示流量的大小。第八章流速流量測量/體積流量測量圖8-7浮子流量計當(dāng)流體流動使浮子升高時，浮子與錐形管之間環(huán)形通道面積發(fā)生變化，當(dāng)浮子處于平衡狀態(tài)時，浮子就停在某個高度，此時浮子受力情況為：向上的浮力為，向下的重力為：mg，壓力差引起向上的力為：，這樣力的平衡方程式為：第八章流速流量測量/體積流量測量通過環(huán)形截面S1的流體速度為：面積為：通過截面S1的容積流量為：由上式可看出，當(dāng)浮子流量計和所測量的流體確定后，流量Q只與浮子上升的高度n有關(guān)。浮子流量計通常是根據(jù)被測量的介質(zhì)種類來進(jìn)行標(biāo)定的，大多數(shù)情況是在常溫常壓下，用空氣或水作為介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定。如果使用時被測介質(zhì)和使用條件不同，則應(yīng)重新標(biāo)定，或?qū)Ω∽恿髁坑嫷目潭冗M(jìn)行修正。8.3.5多普勒超聲流量計多普勒超聲流量計的測量原理是利用聲波的多勒普效應(yīng)進(jìn)行測量，多普勒效應(yīng)可表述為：當(dāng)發(fā)射器和接收器之間有相對運動時，接收器的接收聲頻率與發(fā)射器的聲頻率之差跟兩者之間的相對速度成正比。當(dāng)多普勒超聲流量計的發(fā)射換能器以一定的角度向流體發(fā)射頻率為的連續(xù)超聲波時，流體中的懸浮顆粒體將聲波反射到接收換能器，因為懸浮顆粒的運動，所以反映的超聲波將產(chǎn)生多普勒頻移，設(shè)頻移后接收換能器收到的超聲波頻率為，超聲波在流體中速度為c，懸浮顆粒與流體速度相同，都為u，則多普勒頻移為：第八章流速流量測量/體積流量測量因此可通過測量得到流速：8.3.6熱線風(fēng)速儀熱線測速技術(shù)是一種重要的測量流體速度和方向的技術(shù)。熱線風(fēng)速儀是將流速信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕囊环N測速儀器，也可以測量流體溫度或密度，其基本原理是熱平衡原理，利用放置在流場中的具有加熱電流的細(xì)金屬絲來測量流場中的流速，風(fēng)速或者流速的變化會使金屬絲的溫度發(fā)生變化，從而根據(jù)產(chǎn)生的電信號計算出風(fēng)速。熱絲風(fēng)速儀結(jié)構(gòu)如圖8-8所示。由一根受兩個較大直徑的叉子所制成的細(xì)金屬絲組成；電流將該金屬絲加熱到一個高出流體溫度很多的溫度，金屬絲的直徑典型的為4~10μm，長1mm，并由鉑或鎢制成，這些細(xì)金屬絲極其脆弱，因此只能用于干凈氣流中。在液體或者在有雜質(zhì)的氣流等應(yīng)用場合中，則使用熱膜探測器替代。熱膜探測器是用兩根叉桿支承住一根石英光纖，涂在光纖表面的鉑膜就成為電加熱元件。第八章流速流量測量/體積流量測量圖8-8熱線風(fēng)速儀熱絲探測器和熱膜探測器最常在恒溫下工作，并且搭載一個反饋控制電橋，其原理如圖8-9所示。探測器成為一個電壓靈敏偏轉(zhuǎn)電橋的一條臂。流過電橋的電流對金屬絲進(jìn)行加熱。金屬絲電阻是溫度的函數(shù)，流速的增加會降低金屬絲的溫度，減小其電阻，使電橋不平衡，不平衡電壓驅(qū)動一個反饋放大器，該反饋放大器又使供給電橋的電壓和電流提高，進(jìn)而增加了加熱功率，提高金屬絲溫度和電阻，并且重新恢復(fù)電橋平衡。第八章流速流量測量/體積流量測量圖8-9恒溫風(fēng)速儀電橋電路根據(jù)熱平衡的原理，當(dāng)熱線置于介質(zhì)（流場）中并通以電流時，熱線中產(chǎn)生的熱量應(yīng)與之耗散的熱量相等。換言之，在熱線沒有其他形式的熱交換條件下，加熱電流在熱線中產(chǎn)生的熱量等于熱線與周圍介質(zhì)的熱交換。根據(jù)King公式，我們可以近似的得到通過熱線處流速的大小和方向。流速和電橋輸出間的關(guān)系式可以通過使電功率等于熱損失來獲得。加熱功率為：第八章流速流量測量/體積流量測量熱損失主要通過由傳遞到流體的對流產(chǎn)生；熱輻射可忽略，并且熱量傳導(dǎo)至支承叉桿的情況可由標(biāo)定來求得。該損失具有以下形式：小直徑金屬絲的熱傳遞系數(shù)為：使電功率和熱損失相等并解得：第八章流速流量測量/體積流量測量由于電橋保持金屬絲溫度和電阻不變，可將電阻和溫度歸結(jié)為單一的常數(shù)C和D。此結(jié)論通常稱為金氏定律（King’slaw）。熱線風(fēng)速儀目前的工作模式主要由兩種，恒流式與恒溫式，恒流式又稱定電流法，即保持通過加熱金屬絲上的電流不變，當(dāng)流體通過時帶走一部分熱量，使得金屬絲的溫度降低，流速越大溫度降低的就越多。而當(dāng)溫度變化時，熱線的電阻就會改變，兩端的電壓隨之變化，由此測得流速的大小。恒溫式又稱為定電阻法，改變加熱電流的大小使得加熱金屬絲保持溫度不變，此時流速越大補充流體帶走的熱量所需的電流就越大，據(jù)此得出流速的大小。8.3.6容積式流量計容積式流量計是一種具有悠久歷史的流量儀表。廣泛應(yīng)用于測量石油類流體（如原油、汽油、柴油、液化石油氣等）、飲料類流體（如酒類、食用油等）、氣體（如空氣、低壓天然氣及煤氣等）以及水的流量。在流量計中是精度最高的一類儀表之一。容積式流量計是利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知體積，并進(jìn)行重復(fù)不斷地充滿和排放該體積部分的流體而累加計量出流體總量的流量儀表。它類似于人們?nèi)粘Ｉ钪小吧鬃右ㄋ钡脑?，即用一具有一定容積的小容器（或叫“計量斗”）來反復(fù)不斷地計量流體體積。雖然，現(xiàn)代使用的容積式流量計有很多種類。但流量計內(nèi)部都有構(gòu)成一定容積的“斗”空間，是容積式流量計的基本特點。第八章流速流量測量/體積流量測量（1）齒輪流量計齒輪流量計是一種較新的容積式流量計，有些產(chǎn)品目錄中亦稱其為福達(dá)流量計。在流量計的殼體內(nèi)部有兩個由特種工程塑料制成的齒輪狀轉(zhuǎn)子，內(nèi)藏沿圓周分布的磁體。當(dāng)流體進(jìn)入流量計時，推動轉(zhuǎn)子和磁體轉(zhuǎn)動，安裝在儀表完體外的霍爾傳感器感應(yīng)到對應(yīng)流量的磁脈沖信號，并轉(zhuǎn)換成電脈沖信號后送到變送器進(jìn)行線性化處理和顯示。這種流量計的優(yōu)點：體積小，重量輕；運行時振動噪聲?。豢蓽y量粘度高達(dá)1000Pa?s的流體；其計量準(zhǔn)確度高，一般可達(dá)±0.5%R，加非線性補償后可達(dá)（±0.1%到±0.05%）R的高精度，測量范圍度最高可達(dá)1000：1。第八章流速流量測量/體積流量測量圖8-10齒輪流量計有關(guān)齒輪流量計適用性的重要信息：第八章流速流量測量/體積流量測量流體類型：齒輪流量計通常適用于粘度較低的液體，如水、燃油、化學(xué)品和液態(tài)氣體。對于高粘度的液體或漿料，可能需要特殊設(shè)計的齒輪流量計；壓力和溫度：齒輪流量計的適用性通常受到壓力和溫度的限制。在高壓或高溫環(huán)境中，需要選擇能夠耐受這些條件的適當(dāng)型號；流量范圍：不同型號的齒輪流量計具有不同的流量范圍。選擇適當(dāng)?shù)牧髁坑嬕紤]所需的流量范圍，以確保測量精度；精度要求：齒輪流量計通常具有良好的測量精度，但對于高精度要求的應(yīng)用，需要選擇適當(dāng)?shù)男吞柡托?zhǔn)方法；化學(xué)兼容性：在處理化學(xué)品或腐蝕性液體時，需要選擇耐腐蝕材料的齒輪流量計，以確保儀器的長期穩(wěn)定性；應(yīng)用環(huán)境：考慮到流量計的安裝位置和環(huán)境條件，可能需要額外的保護(hù)措施，如防爆或防腐蝕設(shè)計；維護(hù)和校準(zhǔn)：齒輪流量計需要定期維護(hù)和校準(zhǔn)，以確保其性能和準(zhǔn)確性。選擇易于維護(hù)的型號可能對長期使用更有利；成本考慮：不同型號和品牌的齒輪流量計具有不同的成本，應(yīng)根據(jù)預(yù)算要求進(jìn)行選擇；（2）腰輪（羅茨）流量計腰輪流量計又稱羅茨流量計，其結(jié)構(gòu)特征為：在流量計的殼體內(nèi)有一個計量室，計量室內(nèi)有一對可以相切旋轉(zhuǎn)的腰輪(由此得名腰輪流量計)，在流量計殼體外面與兩個腰輪同軸安裝了一對驅(qū)動齒輪，它們相互嚙合使兩個腰輪可以相互聯(lián)動。兩個轉(zhuǎn)子不是互相嚙合滾動進(jìn)行接觸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子表面無牙齒。它是靠套在伸出殼體的兩根軸上齒輪嚙合的。第八章流速流量測量/體積流量測量圖8-11腰輪流量計因轉(zhuǎn)子、殼體的尺寸是固定不變的，故轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周的排量也是一定的，這樣單位時間內(nèi)排量只與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速成正比，因此只要測出轉(zhuǎn)速，通過計算便可求出流量。羅茨流量計轉(zhuǎn)子工作面的型線不同，理論排量也不同。對于工作面為漸開線的轉(zhuǎn)子，理論排量為：第八章流速流量測量/體積流量測量對于工作面為擺線的轉(zhuǎn)子，理論排量為：對于工作面為包絡(luò)線的轉(zhuǎn)子，理論排量為：式中，D為轉(zhuǎn)子的外徑；L為轉(zhuǎn)子的長度；n為轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。8.4質(zhì)量流量測量8.4.1質(zhì)量流量測量原理流量測量方法有直接測量法和間接測量法等兩種。直接測量法就是準(zhǔn)確地測量出某一間隔時間內(nèi)流過的流體總量，然后算出平均流量，主要分為體積法和質(zhì)量法。流量測量的另一種方法就是測量與流量（或流速）有關(guān)的物理量的變化，再利用相應(yīng)的關(guān)系式求得流量，這就是間接測量法。第八章流速流量測量/質(zhì)量流量測量（1）節(jié)流差壓式它是利用流體流過管道中的節(jié)流元件（孔板、噴嘴、進(jìn)口流量管）所產(chǎn)生的壓差Δp來計算流量的，即：第八章流速流量測量/質(zhì)量流量測量節(jié)流差壓式流量測量的原理基于伯努利方程和連續(xù)方程。當(dāng)流體通過節(jié)流裝置時，流速增加，壓力降低。通過在節(jié)流裝置前后測量壓力差，可以確定流量。流速和壓力差之間的關(guān)系由流體的物性、節(jié)流裝置的幾何形狀以及流量的平方根關(guān)系確定。為了測量差壓，需要在節(jié)流裝置前后安裝壓力傳感器或差壓變送器。差壓傳感器測得的壓力差與流量成正比。節(jié)流差壓式流量測量通常適用于液體和氣體，但需要考慮流體的密度、粘度和溫度對測量的影響。使用節(jié)流裝置會引起一定的壓力損失，這需要在設(shè)計和操作過程中進(jìn)行考慮。（2）變截面節(jié)流式變截面節(jié)流式流量測量是一種流量測量方法，它利用流體通過管道中的截面變化部分（例如錐形管或錐形噴嘴）引起的壓力差來測量流體的流量。變截面節(jié)流式流量測量的原理是通過改變流體通過管道截面的大小，使流體的流速和靜壓產(chǎn)生變化。根據(jù)伯努利方程，流速增加時，靜壓降低，因此可以通過測量截面變化前后的壓力差來確定流量。當(dāng)流體密度已知時，浮子的位移h與流量成線性關(guān)系，即：第八章流速流量測量/質(zhì)量流量測量變截面節(jié)流式流量測量適用于需要高精度流量測量的工業(yè)應(yīng)用，如化工、石油和天然氣行業(yè)、流體動力學(xué)研究等。它測量范圍大，可直接讀數(shù)，適用于任何液體的流量測量，但測量精度不高，由于密封性差，所以不適用測量高壓流體。變截面節(jié)流式流量測量是一種適用于需要高精度測量的流量測量方法，但在選擇和操作時，需要考慮流體性質(zhì)、截面變化部分的選擇、壓力損失、準(zhǔn)確性和維護(hù)要求等因素，以確保測量的可靠性和準(zhǔn)確性。（3）轉(zhuǎn)輪式輪式流量測量是一種常見的流量測量方法，它使用旋轉(zhuǎn)裝置（通常是一個渦輪或渦輪葉片）在流體中旋轉(zhuǎn)來測量流體的流量。渦輪流量計和羅茨流量計就屬于這種型式，流體流過轉(zhuǎn)輪時，葉輪的轉(zhuǎn)速n與流量成正比，即：第八章流速流量測量/質(zhì)量流量測量轉(zhuǎn)輪式流量測量的原理基于流體通過管道時對旋轉(zhuǎn)裝置施加的力矩或扭矩。流體的速度越高，施加在旋轉(zhuǎn)裝置上的力矩越大，從而旋轉(zhuǎn)裝置開始旋轉(zhuǎn)。通過測量旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)速度或角位移，可以確定流體的流量。這種流量計的磁電式傳感器可以將葉輪的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號或直接轉(zhuǎn)換成流量信號，由于有轉(zhuǎn)動部件，它不宜用于渾濁、有腐蝕的流體的測量。常見的旋轉(zhuǎn)裝置包括渦輪、渦輪葉片、螺桿和齒輪。作為動力機械中常用的這些流量測量方法，在使用它們時要滿足下列條件：1）流量必須連續(xù)流動并充滿管道。2）流體在流動時應(yīng)遵守牛頓定律，是單相的，在流經(jīng)測量元件時不發(fā)生相變。3）流體的流速應(yīng)小于音速。8.4.2科里奧利質(zhì)量流量計科里奧利質(zhì)量流量計（以上簡稱CMF）是利用流體在直線運動的同時處于同一旋轉(zhuǎn)系中，與質(zhì)量流量成正比，基于科里奧利力原理制成的一種直接式質(zhì)量流量儀表。原理與結(jié)構(gòu)如圖所示，當(dāng)質(zhì)量為m的質(zhì)點以速度v在對Р軸作角速度w旋轉(zhuǎn)的管道內(nèi)移動時，質(zhì)點受兩個分量的加速度及其力。第八章流速流量測量/質(zhì)量流量測量法向加速度即向心力加速度，其量值等于，方向朝向P軸。切向加速度即科里奧利加速度，其量值等于，方向與垂直。由于復(fù)合運動，在質(zhì)點的方向上作用著科里奧利力，管道對質(zhì)點作用著一個反向力。當(dāng)密度為的流體在旋轉(zhuǎn)管道中以恒定速度流動時，任何一段長度的管道都將受到一個的切向科里奧利力，其表達(dá)式為：第八章流速流量測量