# 泵流量项目

**Repository Path**: aTaoInXJTU/pump-flow-rate-project

## Basic Information

- **Project Name**: 泵流量项目
- **Description**: 该项目是基于水的液相实验，旨在验证利用阀门实现流量计量的可行性。在实验中，通过调节阀门开度和压差，采集流量、压差和温度数据。实验结果表明，不同开度下液相质量流量与压差的平方根呈线性关系，且斜率随开度增加而增加，验证了前文理论分析的正确性。通过计算流通面积、质量流量、密度和压差，得到了不同开度条件下的质量流量系数。
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2023-07-17
- **Last Updated**: 2023-08-13

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 1.实验系统与流量计量原理

## 1.1 实验系统组成

![./images/11.png](./images/11.png)
图1.1 实验系统实拍图
![./images/22.png](./images/22.png)
图1.2 实验所用水泵(a)与空压机(b)实拍图

图1.1为实验主要操作段的实拍图。由图中可以看出，实验系统主要分为水路和气路，水与高压空气由图1.2所示的水泵与空压机供出。其中小水泵最大供水量10m3/h（实测最大11.5m3/h），扬程89m，大水泵最大供水量65m3/h，扬程139m；空压机最大流量420Nm3/h（实测最大8kg/min），最高压力35MPa。水和空气经过整流段整流后经过测试阀门，最终沿出口管道返回水箱或向大气排出。

![./images/33.png](./images/33.png)
图1.3 实验主要控制系统（a：变频器，b：气进口调节阀，c气出口调节阀）

图1.3为实验主要控制系统，包括变频器、气进口和出口调节阀。其中变频器用于水相实验调节，其基本原理是通过调节水泵的供电功率以达到调节水相流量的作用；气进口和出口调节阀用于气体相实验调节，其中进口调节阀主要用于调节气相流量，其由一大三小共四个调节阀组成，其中大调节阀用于粗调，小调节阀用于细调；出口调节阀由一大一小两个调节阀和两个背压阀组成，其主要用于调节出口压力，其中背压阀有稳定阀前压力的作用。

![./images/44.png](./images/44.png)
图1.4校准流量计实拍图（a：气相质量流量计，b：水相电磁流量计）

图1.4为实验的流量测量系统。气相与水相流量计均一大一小两个并联的不同量程的流量计组成。其量程分别为0~20kg/min、0~0.6kg/min；0~15m3/h；0~60 m3/h，其中水相流量计精度为0.2，气相流量计精度为0.5。

![./images/55.png](./images/55.png)
图1.5 实验系统传感器及安装位置（a：K型热电偶，b：压差传感器，c：压力传感器，d：传感器安装位置实拍图，d：传感器安装位置示意图）

实验系统主要传感器及安装位置如图1.5所示，包括一个K型热电偶，三个压差传感器和2个压力传感器。K型热电偶测量范围为-200~1250℃，精度为0.4%；压差传感器量程为0~200kPa，最大工作压力为25MPa，压力传感器量程为0~30MPa，压差与压力传感器精度均为0.075%。

## 1.2 流量计算方法

流体流过阀门时会产生压差。压差能够反映流体流经阀门时的流量大小，可以利用这种方法来测量单相流体流量。根据伯努利方程和连续性方程，单相流体的流量计算公式如下：

(Q_m=Aα_m√2ρΔP#（1-1） )

式(1-1)中
Q_m——流体的质量流量（kg/s）
ΔP——单相流体流过节流元件的压差(Pa)
α_m——质量流量系数
ρ——流体密度（kg/m3）
A——流通面积(m2) 

由公式（1-1）可知，阀门的质量流量Qm与其前后压差的平方根√ΔP成正比关系。在已知流通面积A及流体密度的ρ条件下，只要得到某流通面积下的质量流量系数αm，通过实验就可以获得Qm与√ΔP的定量关系。因此要将节流元件用于流量计量，需要先对流量系数进行标定。
1.3质量流量系数实验标定方法
在阀门前后设置取压点可得到压差参量。对于质量流量系数αm的标定，将式（1-1）做如下变换；

(α_m=Q_m/(A√2ρΔP)#（1-2） )

从式（1-2）可以得出流量系数的实验标定方法如下：

	流通面积A，计算流通面积与阀门开度的关系得到；
	压差ΔP及质量流量Qm，分别通过压力传感器及质量流量计测得；
	流体密度ρ,对于液相流体密度，通过测量液相温度计算获得，对于气相流体密度，通过测量气相入口压力计算获得；
	调整阀门开度、压差、入口压力（气相）等实验工况，重复测量；

根据公式（1-2）计算各工况下的质量流量系数αm。