層流流量計是什么工作原理？

時間：2019-10-24 02:10:25 點擊：0 次

基于壓差的流量測量的一種獨特形式在本流量測量一章中應有其一章，即層流流量計。

層流是流體運動的條件，其中粘性（內(nèi)部流體摩擦）力大大超過了慣性（動能）力。層流狀態(tài)的氣流不顯示湍流，每個流體分子沿其自己的路徑行進，與相鄰分子的混合和碰撞有限。

在層流狀態(tài)下抵抗流體運動的主要機制是與管壁的摩擦。通過低雷諾數(shù)定性地預測層流。

由層流中的流體摩擦產(chǎn)生的壓降是可量化的，并用Hagen-Poiseuille方程表示：

其中，

Q =流量

Delta;P=沿管道長度下降的壓力

D =管道直徑

mu;=流體粘度

L =管道長度

k =計量單位的系數(shù)核算

層流流量計元件通常由一根或多根管子組成，其長度大大超過內(nèi)徑，并以產(chǎn)生緩慢移動的流速的方式布置。

層流流量計

這里顯示一個示例：

流量元件的直徑擴大確保了比進入和流出元件的管道中的流體速度低。這將雷諾數(shù)減小到流動狀態(tài)表現(xiàn)出層流行為的程度。

裝在元件大面積中的大量小直徑管提供了足夠的壁表面積，以使流體的粘度作用于其上，從而形成了從入口到出口的總壓降，該壓降由壓差變送器測量。該壓降是永久性的（下游壓力無法恢復），因為壓降的機理是摩擦：熱量以熱量的形式完全耗散（損失）。

層流元件的另一種常見形式就是盤繞的毛細管：長管，內(nèi)徑很小。這種管的小內(nèi)徑使得壁邊界效應占優(yōu)勢，從而在寬范圍的流速范圍內(nèi)流態(tài)將保持層流。

當然，毛細管的極具限制性的性質(zhì)將這種流量元件的使用限制為非常低的流量，例如某些分析儀器的采樣網(wǎng)絡中遇到的流量。

層流流量計的優(yōu)點

層流流量計的獨特優(yōu)勢在于其流量與所產(chǎn)生的壓降之間的線性關系。

它是唯一用于填充管的基于壓力的流量測量設備，它具有線性的壓力/流量關系。

這意味著使用層流流量計獲得線性流量測量無需”平方根”表征。

這種流量計的最大缺點是其對流體粘度的依賴性，而流體粘度又受流體溫度的強烈影響。

因此，所有層流流量計都需要溫度補償才能得出準確的測量結果，有些甚至使用溫度控制系統(tǒng)來迫使流體在通過元件時保持恒定的溫度。

層流元件在氣動儀器中得到了最廣泛的應用，其中線性壓力/流量關系具有很高的優(yōu)勢（就像儀器氣流的”電阻器”一樣），流體（儀器空氣）的粘度相對恒定。

例如，氣動控制器使用層流限流器作為微分和積分計算模塊的一部分，限流器的”阻力”和容積室的”電容”的組合形成了一種氣動時間常數(shù)（tau;）網(wǎng)絡。

以上即是層流流量計是什么工作原理？的內(nèi)容，感謝觀看，歡迎隨時疑問聯(lián)系。