① 飛機發動機工作原理
飛行器發動機的主要功用是為飛行器提供推進動力或支持力,是飛行器的心臟。自從飛機問世以來的幾十年中,發動機得到了迅速的發展,從早期的低速飛機上使用的活塞式發動機,到可以推動飛機以超音速飛行的噴氣式發動機,還有運載火箭上可以在外太空工作的火箭發動機等,時至今日,飛行器發動機已經形成了一個種類繁多,用途各不相同的大家族。
飛行器發動機常見的分類原則有兩種:按空氣是否參加發動機工作和發動機產生推進動力的原理。按發動機是否須空氣參加工作,飛行器發動機可分為兩類,大約如下所示:
吸空氣發動機簡稱吸氣式發動機,它必須吸進空氣作為燃料的氧化劑(助燃劑),所以不能到稠密大氣層之外的空間工作,只能作為航空器的發動機。一般所說的航空發動機即指這類發動機。如根據吸氣式發動機工作原理的不同,吸氣式發動機又分為活塞式發動機、燃氣渦輪發動機、沖壓噴氣式發動機和脈動噴氣式發動機等。
火箭噴氣式發動機是一種不依賴空氣工作的發動機,航天器由於需要飛到大氣層外,所以必須安裝這種發動機。它也可用作航空器的助推動力。按形成噴氣流動能的能源不同,火箭發動機又分為化學火箭發動機、電火箭發動機和核火箭發動機等。
按產生推進動力的原理不同,飛行器的發動機又可分為直接反作用力發動機、間接反作用力發動機兩類。直接反作用力發動機是利用向後噴射高速氣流,產生向前的反作用力來推進飛行器。直接反作用力發動機又叫噴氣式發動機,這類發動機有渦輪噴氣發動機、沖壓噴氣式發動機,脈動噴氣式發動機,火箭噴氣式發動機等。
間接反作用力發動機是由發動機帶動飛機的螺旋槳、直升機的旋翼旋轉對空氣作功,使空氣加速向後(向下)流動時,空氣對螺旋槳(旋翼)產生反作用力來推進飛行器。這類發動機有活塞式發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機、渦輪螺旋槳風扇發動機等。而渦輪風扇發動機則既有直接反作用力,也有間接反作用力,但常將其劃歸直接反作用力發動機一類,所以也稱其為渦輪風扇噴氣發動機。
活塞式發動機
航空活塞式發動機是利用汽油與空氣混合,在密閉的容器(氣缸)內燃燒,膨脹作功的機械。活塞式發動機必須帶動螺旋槳,由螺旋槳產生推(拉)力。所以,作為飛機的動力裝置時,發動機與螺旋槳是不能分割的。
(一)活塞式發動機的主要組成
主要由氣缸、活塞、連桿、曲軸、氣門機構、螺旋槳減速器、機匣等組成。
氣缸是混合氣(汽油和空氣)進行燃燒的地方。氣缸內容納活塞作往復運動。氣缸頭上裝有點燃混合氣的電火花塞(俗稱電嘴),以及進、排氣門。發動機工作時氣缸溫度很高,所以氣缸外壁上有許多散熱片,用以擴大散熱面積。氣缸在發動機殼體(機匣)上的排列形式多為星形或V形。常見的星形發動機有5個、7個、9個、14個、18個或24個氣缸不等。在單缸容積相同的情況下,氣缸數目越多發動機功率越大。活塞承受燃氣壓力在氣缸內作往復運動,並通過連桿將這種運動轉變成曲軸的旋轉運動。連桿用來連接活塞和曲軸。 曲軸是發動機輸出功率的部件。曲軸轉動時,通過減速器帶動螺旋槳轉動而產生拉力。除此而外,曲軸還要帶動一些附件(如各種油泵、發電機等)。氣門機構用來控制進氣門、排氣門定時打開和關閉。
(二)活塞式發動機的工作原理
活塞頂部在曲軸旋轉中心最遠的位置叫上死點、最近的位置叫下死點、從上死點到下死點的距離叫活塞沖程。活塞式航空發動機大多是四沖程發動機,即一個氣缸完成一個工作循環,活塞在氣缸內要經過四個沖程,依次是進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。
發動機開始工作時,首先進入「進氣沖程」,氣缸頭上的進氣門打開,排氣門關閉,活塞從上死點向下滑動到下死點為止,氣缸內的容積逐漸增大,氣壓降低——低於外面的大氣壓。於是新鮮的汽油和空氣的混合氣體,通過打開的進氣門被吸入氣缸內。混合氣體中汽油和空氣的比例,一般是 1比 15即燃燒一公斤的汽油需要15公斤的空氣。
進氣沖程完畢後,開始了第二沖程,即「壓縮沖程」。這時曲軸靠慣性作用繼續旋轉,把活塞由下死點向上推動。這時進氣門也同排氣門一樣嚴密關閉。氣缸內容積逐漸減少,混合氣體受到活塞的強烈壓縮。當活塞運動到上死點時,混合氣體被壓縮在上死點和氣缸頭之間的小空間內。這個小空間叫作「燃燒室」。這時混合氣體的壓強加到十個大氣壓。溫度也增加到攝氏4OO度左右。壓縮是為了更好地利用汽油燃燒時產生的熱量,使限制在燃燒室這個小小空間里的混合氣體的壓強大大提高,以便增加它燃燒後的做功能力。
當活塞處於下死點時,氣缸內的容積最大,在上死點時容積最小(後者也是燃燒室的容積)。混合氣體被壓縮的程度,可以用這兩個容積的比值來衡量。這個比值叫「壓縮比」。活塞航空發動機的壓縮比大約是5到8,壓縮比越大,氣體被壓縮得越厲害,發動機產生的功率也就越大。
壓縮沖程之後是「工作沖程」,也是第三個沖程。在壓縮沖程快結束,活塞接近上死點時,氣缸頭上的火花塞通過高壓電產生了電火花,將混合氣體點燃,燃燒時間很短,大約0.015秒;但是速度很快,大約達到每秒30米。氣體猛烈膨脹,壓強急劇增高,可達6O到75個大氣壓,燃燒氣體的溫度到攝氏2000到250O度。燃燒時,局部溫度可能達到三、四千度,燃氣加到活塞上的沖擊力可達15噸。活塞在燃氣的強大壓力作用下,向下死點迅速運動,推動連桿葉門下跑,連桿便帶動曲軸轉起來了。
這個沖程是使發動機能夠工作而獲得動力的唯一沖程。其餘三個沖程都是為這個沖程作準備的。
第四個沖程是「排氣沖程」。工作沖程結束後,由於慣性,曲軸繼續旋轉,使活塞由下死點向上運動。這時進氣門仍舊關閉,而排氣門大開,燃燒後的廢氣便通過排氣門向外排出。 當活塞到達上死點時,絕大部分的廢氣已被排出。然後排氣門關閉,進氣門打開,活塞又由上死點下行,開始了新的一次循環。
從進氣沖程吸入新鮮混合氣體起,到排氣沖程排出廢氣止,汽油的熱能通過燃燒轉化為推動活塞運動的機械能,帶動螺旋槳旋轉而作功,這一總的過程叫做一個「循環」。這是一 種周而復始的運動。由於其中包含著熱能到機械能的轉化,所以又叫做「熱循環」。
活塞航空發動機要完成四沖程工作,除了上述氣缸、活塞、聯桿、曲軸等構件外,還需要一些其他必要的裝置和構件。
(三)活塞式航空發動機的輔助工作系統
發動機除主要部件外,還須有若干輔助系統與之配合才能工作。主要有進氣系統(為了改善高空性能,在進氣系統內常裝有增壓器,其功用是增大進氣壓力)、燃油系統、點火系統(主要包括高電壓磁電機、輸電線、火花塞)、起動系統(一般為電動起動機)、散熱系統和潤滑系統等。
沖壓噴氣發動機
沖壓噴氣發動機是一種利用迎面氣流進入發動機後減速,使空氣提高靜壓的一種空氣噴氣發動機。它通常由進氣道(又稱擴壓器)、燃燒室、推進噴管三部組成。沖壓發動機沒有壓氣機(也就不需要燃氣渦輪),所以又稱為不帶壓氣機的空氣噴氣發動機。
這種發動機壓縮空氣的方法,是靠飛行器高速飛行時的相對氣流進入發動機進氣道中減速,將動能轉變成壓力能(例如進氣速度為3倍音速時,理論上可使空氣壓力提高37倍)。沖壓發動機的工作時,高速氣流迎面向發動機吹來,在進氣道內擴張減速,氣壓和溫度升高後進入燃燒室與燃油(一般為煤油)混合燃燒,將溫度提高到2000一2200℃甚至更高,高溫燃氣隨後經推進噴管膨脹加速,由噴口高速排出而產生推力。沖壓發動機的推力與進氣速度有關,如進氣速度為3倍音速時,在地面產生的靜推力可以超過2OO千牛。
沖壓發動機的構造簡單、重量輕、推重比大、成本低。但因沒有壓氣機,不能在靜止的條件下起動,所以不宜作為普通飛機的動力裝置,而常與別的發動機配合使用,成為組合式動力裝置。如沖壓發動機與火箭發動機組合,沖壓發動機與渦噴發動機或渦扇發動機組合等。安裝組合式動力裝置的飛行器,在起飛時開動火箭發動機、渦噴或渦扇發動機,待飛行速度足夠使沖壓發動機正常工作的時,再使用沖壓發動機而關閉與之配合工作的發動機;在著陸階段,當飛行器的飛行速度降低至沖壓發動機不能正常工作時,又重新起動與之配合的發動機。如果沖壓發動機作為飛行器的動力裝置單獨使用時,則這種飛行器必須由其他飛行器攜帶至空中並具有一定速度時,才能將沖壓發動機起動後投放。沖壓發動機或組合式沖壓發動機一般用於導彈和超音速或亞音速靶機上。按應用范圍劃分,沖壓發動機分為亞音速、超音速、高超音速三類。
一、亞音速沖壓發動機
亞音速沖壓發動機使用擴散形進氣道和收斂形噴管,以航空煤油為燃料。飛行時增壓比不超過 1.89,飛行馬赫數小於 O.5時一般不能正常工作。亞音速沖壓發動機用在亞音速航空器上,如亞音速靶機。
二、超音速沖壓發動機
超音速沖壓發動機採用超音速進氣道(燃燒室入口為亞音速氣流)和收斂形或收斂擴散形噴管,用航空煤油或烴類燃料。超音速沖壓發動機的推進速度為亞音速~6倍音速,用於超音速靶機和地對空導彈(一般與固體火箭發動機相配合)。
三、高超音速沖壓發動機
這種發動機燃燒在超音速下進行,使用碳氫燃料或液氫燃料,飛行馬赫數高達5~16,目前高超音速沖壓發動機正處於研製之中。 由於超音速沖壓發動機的燃燒室入口為亞音速氣流,也有將前兩類發動機統稱為亞音速沖壓發動機,而將第三種發動機稱為超音速沖壓發動機。
脈動噴氣發動機
脈動噴氣發動機是噴氣發動機的一種,可用於靶機,導彈或航空模型上。德國納粹在第二次世界大戰的後期,曾用它來推動V-1導彈,轟炸過倫敦。這種發動機的結構如圖所示,它的前部裝有單向活門,之後是含有燃油噴嘴和火花塞的燃燒室,最後是特殊設計的長長的尾噴管。
脈動噴氣發動機工作時,首先把壓縮空氣打入單向活門,或使發動機在空中運動,這時便有氣流進入燃燒室,然後油咀噴油,火花塞點火燃燒。這時長尾噴管在燃氣噴出後,由於燃氣流的慣性作用,雖然燃燒室內的壓強同外面大氣的壓強相等,仍會繼續向外噴,所以在燃燒室內造成空氣稀薄的現象,使壓強顯著降低到小於大氣壓,於是空氣再次打開單向活門流入燃燒室,噴油點火燃燒,開始第二個循環。這樣周而復始,發動機便可不斷地工作了。這種發動機由進氣到燃燒、排氣的循環過程進行得很快,一秒鍾大約可達40~50次。
脈動式發動機在原地可以起動,構造簡單,重量輕,造價便宜。這些都是它的優點。但它只適於低速飛行(速度極限約為每小時64O~8O0公里),飛行高度也有限,單向活門的工作壽命短,加上振動劇烈,燃油消耗率大等缺點,使得它的應用受到限制。
火箭發動機
火箭發動機是我國勞動人民首先創造出來的。早在唐代初年(約在七世紀)火葯就出現了,南宋時代火葯用來製造煙火,其中包括「起花」。大約在十三世紀製成火箭。我國古代製造的火箭和起花所用的是黑色火葯。它們的工作原理和現代的固體燃料火箭是一樣的。
同空氣噴氣發動機相比較,火箭發動機的最大特點是:它自身既帶燃料,又帶氧化劑,靠氧化劑來助燃,不需要從周圍的大氣層中汲取氧氣。所以它不但能在大氣層內,也可在大氣層之外的宇宙真空中工作。這是任何空氣噴氣發動機都做不到的。目前發射的人造衛星、 月球飛船以及各種宇宙飛行器所用的推進裝置,都是火箭發動機。
現代火箭發動機主要分固體推進劑和液體推進劑發動機。所謂「推進劑」就是燃料(燃燒劑)加氧化劑的合稱。
一、固體火箭發動機
固體火箭發動機為使用固體推進劑的化學火箭發動機。固體推進劑有聚氨酯、聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。
固體火箭發動機由葯柱、燃燒室、噴管組件和點火裝置等組成。葯柱是由推進劑與少量添加劑製成的中空圓柱體(中空部分為燃燒面,其橫截面形狀有圓形、星形等)。葯柱置於燃燒室(一般即為發動機殼體)中。在推進劑燃燒時,燃燒室須承受25O0~35O0度的高溫和102~2×107帕的高壓力,所以須用高強度合金鋼、鈦合金或復合材料製造,並在葯柱與燃燒內壁間裝備隔熱襯。
點火裝置用於點燃葯柱,通常由電發火管和火葯盒(裝黑火葯或煙火劑)組成。通電後由電熱絲點燃黑火葯,再由黑火葯點火燃葯拄。
噴管除使燃氣膨脹加速產生推力外,為了控制推力方向,常與推力向量控制系統組成噴管組件。該系統能改變燃氣噴射角度,從而實現推力方向的改變。
葯柱燃燒完畢,發動機便停止工作。
固體火箭發動機與液體火箭發動機相比較,具有結構簡單,推進劑密度大,推進劑可以儲存在燃燒到中常備待用和操縱方便可靠等優點。缺點是「比沖」小(也叫比推力,是發動機推力與每秒消耗推進劑重量的比值,單位為秒)。固體火箭發動機比沖在25O~300秒,工作時間短,加速度大導致推力不易控制,重復起動困難,從而不利於載人飛行。
固體火箭發動機主要用作火箭彈、導彈和探空火箭的發動機,以及航天器發射和飛機起飛的助推發動機。
二、液體火箭發動機
液體火箭發動機是指液體推進劑的化學火箭發動機。常用的液體氧化劑有液態氧、四氧化二氮等,燃燒劑由液氫、偏二甲肼、煤油等。氧化劑和燃燒劑必須儲存在不同的儲箱中。
液體火箭發動機一般由推力室、推進劑供應系統、發動機控制系統組成。
推力室是將液體推進劑的化學能轉變成推進力的重要組件。它由推進劑噴嘴、燃燒室、噴管組件等組成,見圖。推進劑通過噴注器注入燃燒室,經霧化,蒸發,混合和燃燒等過成生成燃燒產物,以高速(25O0一5000米/秒)從噴管中沖出而產生推力。燃燒室內壓力可達2O0大氣壓(約20OMPa)、溫度300O~400O℃,故需要冷卻。
推進劑供應系統的功用是按要求的流量和壓力向燃燒室輸送推進劑。按輸送方式不同,有擠壓式(氣壓式)和泵壓式兩類供應系統。擠壓式供應系統是利用高壓氣體經減壓器減壓後(氧化劑、燃燒劑的流量是靠減壓器調定的壓力控制)進入氧化劑、燃燒劑貯箱,將其分別擠壓到燃燒室中。擠壓式供應系統只用於小推力發動機。大推力發動機則用泵壓式供應系統,這種系統是用液壓泵輸送推進劑。
發動機控制系統的功用是對發動機的工作程序和工作參數進行調節和控制。工作程序包括發動機起動、工作。關機三個階段,這一過程是按預定程序自動進行的。工作參數主要指推力大小、推進劑的混合比。
液體火箭發動機的優點是比沖高(25O~5OO秒),推力范圍大(單台推力在1克力~700噸力)、能反復起動、能控制推力大小、工作時間較長等。液體火箭發動機主要用作航天器發射、姿態修正與控制、軌道轉移等。
渦輪噴氣發動機
在第二次世界大戰以前,所有的飛機都採用活塞式發動機作為飛機的動力,這種發動機本身並不能產生向前的動力,而是需要驅動一副螺旋槳,使螺旋槳在空氣中旋轉,以此推動飛機前進。這種活塞式發動機+螺旋槳的組合一直是飛機固定的推進模式,很少有人提出過質疑。
到了三十年代末,尤其是在二戰中,由於戰爭的需要,飛機的性能得到了迅猛的發展,飛行速度達到700-800公里每小時,高度達到了10000米以上,但人們突然發現,螺旋槳飛機似乎達到了極限,盡管工程師們將發動機的功率越提越高,從1000千瓦,到2000千瓦甚至3000千瓦,但飛機的速度仍沒有明顯的提高,發動機明顯感到「有勁使不上」。
問題就出在螺旋槳上,當飛機的速度達到800公里每小時,由於螺旋槳始終在高速旋轉,槳尖部分實際上已接近了音速,這種跨音速流場的直接後果就是螺旋槳的效率急劇下降,推力下降,同時,由於螺旋槳的迎風面積較大,帶來的阻力也較大,而且,隨著飛行高度的上升,大氣變稀薄,活塞式發動機的功率也會急劇下降。這幾個因素合在一起,決定了活塞式發動機+螺旋槳的推進模式已經走到了盡頭,要想進一步提高飛行性能,必須採用全新的推進模式,噴氣發動機應運而生。
噴氣推進的原理大家並不陌生,根據牛頓第三定律,作用在物體上的力都有大小相等方向相反的反作用力。噴氣發動機在工作時,從前端吸入大量的空氣,燃燒後高速噴出,在此過程中,發動機向氣體施加力,使之向後加速,氣體也給發動機一個反作用力,推動飛機前進。事實上,這一原理很早就被應用於實踐中,我們玩過的爆竹,就是依靠尾部噴出火葯氣體的反作用力飛上天空的。
早在1913年,法國工程師雷恩.洛蘭就獲得了一項噴氣發動機的專利,但這是一種沖壓式噴氣發動機,在當時的低速下根本無法工作,而且也缺乏所需的高溫耐熱材料。1930年,弗蘭克.惠特爾取得了他使用燃氣渦輪發動機的第一個專利,但直到11年後,他的發動機在完成其首次飛行,惠特爾的這種發動機形成了現代渦輪噴氣發動機的基礎。
現代渦輪噴氣發動機的結構
現代渦輪噴氣發動機的結構由進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪和尾噴管組成,戰斗機的渦輪和尾噴管間還有加力燃燒室。渦輪噴氣發動機仍屬於熱機的一種,就必須遵循熱機的做功原則:在高壓下輸入能量,低壓下釋放能量。因此,從產生輸出能量的原理上講,噴氣式發動機和活塞式發動機是相同的,都需要有進氣、加壓、燃燒和排氣這四個階段,不同的是,在活塞式發動機中這4個階段是分時依次進行的,但在噴氣發動機中則是連續進行的,氣體依次流經噴氣發動機的各個部分,就對應著活塞式發動機的四個工作位置。
空氣首先進入的是發動機的進氣道,當飛機飛行時,可以看作氣流以飛行速度流向發動機,由於飛機飛行的速度是變化的,而壓氣機適應的來流速度是有一定的范圍的,因而進氣道的功能就是通過可調管道,將來流調整為合適的速度。在超音速飛行時,在進氣道前和進氣道內氣流速度減至亞音速,此時氣流的滯止可使壓力升高十幾倍甚至幾十倍,大大超過壓氣機中的壓力提高倍數,因而產生了單靠速度沖壓,不需壓氣機的沖壓噴氣發動機。
進氣道後的壓氣機是專門用來提高氣流的壓力的,空氣流過壓氣機時,壓氣機工作葉片對氣流做功,使氣流的壓力,溫度升高。在亞音速時,壓氣機是氣流增壓的主要部件。
從燃燒室流出的高溫高壓燃氣,流過同壓氣機裝在同一條軸上的渦輪。燃氣的部分內能在渦輪中膨脹轉化為機械能,帶動壓氣機旋轉,在渦輪噴氣發動機中,氣流在渦輪中膨脹所做的功正好等於壓氣機壓縮空氣所消耗的功以及傳動附件克服摩擦所需的功。經過燃燒後,渦輪前的燃氣能量大大增加,因而在渦輪中的膨脹比遠小於壓氣機中的壓縮比,渦輪出口處的壓力和溫度都比壓氣機進口高很多,發動機的推力就是這一部分燃氣的能量而來的。
從渦輪中流出的高溫高壓燃氣,在尾噴管中繼續膨脹,以高速沿發動機軸向從噴口向後排出。這一速度比氣流進入發動機的速度大得多,使發動機獲得了反作用的推力。
② 流量計主要有哪幾種分類測量原理分別是什麼
流量計主要有哪幾種分類?測量原理分別是什麼?
本文詳細詳細介紹流量計的分類和測量原理;如果覺得回答對您有所幫助的話,麻煩您高抬貴手,給美國威盾VTON流量計點個贊!
流量計常用的種類
1、渦街流量計
智能進口渦街流量計是根據卡門(Karman)渦街原理研究生產的,主要用於工業管道介質流體的流量測量,如氣體、液體、蒸氣等多種介質。其特點是壓力損失小,量程范圍大,精度高,在測量工況體積流量時幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數的影響。無可動機械零件,因此可靠性高,維護量小。儀表參數能長期穩定。渦街流量計採用壓電應力式感測器,可靠性高,可在-20℃~+250℃的工作溫度范圍內工作。有模擬標准信號,也有數字脈沖信號輸出,容易與計算機等數字系統配套使用,是一種比較先進、理想的測量儀器。
渦街流量計是在流體中設置三角柱型旋渦發生體,則從旋渦發生體兩側交替地產生有規則的旋渦,這種旋渦稱為卡門旋渦,旋渦列在旋渦發生體下游非對稱地排列。
2.電磁流量計
電磁流量計(Electromagnetic Flowmeters,簡稱EMF)是20世紀50~60年代隨著電子技術的發展而迅速發展起來的新型流量測量儀表。 比如威盾VTON品牌的新型進口電磁流量計於1968開始銷售;電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律製造的用來測量管內導電介質體積流量的感應式儀表。
電磁流量計測量原理是基於法拉第電磁感應定律。流量計的測量管是一內襯絕緣材料的非導磁合金短管。兩只電極沿管徑方向穿通管壁固定在測量管上。其電極頭與襯里內表面基本齊平。勵磁線圈由雙方波脈沖勵磁時,將在與測量管軸線垂直的方向上產生一磁通量密度為B的工作磁場。此時,如果具有一定電導率的流體流經測量管。將切割磁力線感應出電動勢E。電動勢E 正比於磁通量密度B,測量管內徑d與平均流速v的乘積。電動勢E(流量信號)由電極檢出並通過電纜送至轉換器。轉化器將流量信號放大處理後,可顯示流體流量,並能輸出脈沖,模擬電流等信號,用於流量的控制和調節。
3.旋進漩渦氣體流量計
旋進旋渦流量計可廣泛應用於石油、化工、電力、冶金、城市供氣等行業測量各種氣體流量,是目前油田和城市天然氣輸配計量和貿易計量的首選產品。
流量感測器的流通剖面類似文丘利管的型線。在入口側安放一組螺旋型導流葉片,當流體進入流量感測器時,導流葉片迫使流體產生劇烈的旋渦流。當流體進入擴散段時,旋渦流受到迴流的作用,開始作二次旋轉,形成陀螺式的渦流進動現象。該進動頻率與流量大小成正比,不受流體物理性質和密度的影響,檢測元件測得流體二次旋轉進動頻率就能在較寬的流量范圍內獲得良好的線性度。信號經前置放大器放大、濾波、整形轉換為與流速成正比的脈沖信號,然後再與溫度、壓力等檢測信號一起被送往微處理器進行積算處理,最後在液晶顯示屏上顯示出測量結果(瞬時流量、累積流量及溫度、壓力數據)。
4.熱式氣體質量流量計
熱式氣體質量流量計是利用熱傳導原理來測量氣體質量流量的儀表。該類儀表的感測器由兩個基準級熱電阻(鉑RTD)組成。一個是質量速度感測器T1。一個是測量氣體溫度變化的溫度感測器T2。當這兩個熱電阻置於被測氣體中時,其中T1被加熱到T2(被測氣體的溫度)以上的一個恆定的溫度,T2用於感應被測氣體的溫度。當被測氣體流動時,氣體的分子與被加熱的T1發生摩擦帶走熱能,T1的溫度下降,要維持T1,T2恆定的溫度差,T1被加熱要消耗功率。根據熱效應的金氏定律,加熱功率P,溫度差△T與質量流量Q有一定的數字關系,及得出氣體質量流量。
5.靶式流量計
靶式流量計於六十年代開始應用於工業流量測量,主要用於解決高粘度、低雷諾數流體的流量測量,先後經歷了氣動表和電動表兩大發展階段。
當介質在測量管中流動時,因其自身的動能與靶板產生壓差,而產生對靶板的作用力,使靶板產生微量的位移,其作用力的大小與介質流速的平方成正比,其數學公式:
F = Cd·A·ρ·V2/2
F:所受的作用力
Cd:流體阻力系數
A:靶板對測量管軸向投影面積
ρ:工況下介質密度
V:介質在測量管中的特徵流速
6.金屬管浮子流量計
金屬管浮子流表採用可變面積式測量原理生產研究,適用於測量液體,氣體。全金屬結構,有指示型、電遠傳型、耐腐型、高壓型、夾套型、防爆型。具有 0-10mA,4-20mA的標准模擬量信號輸出和現場指示。累積,數字通訊,現場修改測量參數,不同的供電方式功能,帶有磁性過濾器和特殊規格品種。廣泛應用於,石油、化工、發電、制葯、食品、水處理等。復雜,惡劣環境條件,及各種介質條件的流量測量過程中。
金屬管浮子流量計浮子在測量管中,隨著流量的變化,將浮子向上移動,在某一位置浮子所受的浮力與浮子重力達到平衡。此時浮子與孔板(或錐管)間的流通環隙面積保持一定。環隙面積與浮子的上升高度成正比,即浮子在測量管中上升的位置代表流量的大小,變化浮子的位置由內部磁鐵傳輸到外部的指示器,使指示器正確地指示此時的流量值。
7.超聲波流量計
超聲波流量儀表是以「速度差法」為原理,測量圓管內液體流量的儀表。它採用了先進的多脈沖技術、信號數字化處理技術及糾錯技術,使流量儀表更能適應工業現場的環境,計量更方便、經濟、准確。產品達到國內外先進水平,可廣泛應用於石油、化工、冶金、電力、給排水等領域。
超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速,從而換算成流量。根據檢測的方式,可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、雜訊法及相關法等不同類型的超聲波流量計。超聲波流量計是近十幾年來隨著集成電路技術迅速發展才開始應用的一種非接觸式儀表,適於測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計聯動可進行敞開水流的流量測量。使用超聲波流量比不用在流體中安裝測量元件故不會改變流體的流動狀態,不產生附加阻力,儀表的安裝及檢修均可不影響生產管線運行因而是一種理想的節能型流量計。
7.渦輪流量計
渦輪流量計是採用先進的超低功耗單片微機技術研製的渦輪流量感測器與顯示積算一體化的新型智能儀表,具有機構緊湊、讀數直觀清晰、可靠性高、不受外界電源干擾、抗雷擊、成本低等明顯優點。
流體流經感測器殼體,由於葉輪的葉片與流向有一定的角度,流體的沖力使葉片具有轉動力矩,克服摩擦力矩和流體阻力之後葉片旋轉,在力矩平衡後轉速穩定,在一定的條件下,轉速與流速成正比,由於葉片有導磁性,它處於信號檢測器(由永久磁鋼和線圈組成)的磁場中,旋轉的葉片切割磁力線,周期性的改變著線圈的磁通量,從而使線圈兩端感應出電脈沖信號,此信號經過放大器的放大整形,形成有一定幅度的連續的矩形脈沖波,可遠傳至顯示儀表,顯示出流體的瞬時流量和累計量。