[实用新型]压力位差式层流流量测量装置

说明书

本实用新型公开了一种压力位差式层流流量测量装置。测量管路由两条管径相同并联支路组成，每条支路上串联长度不同的两个层流元件，两条支路上的层流元件两两相同安装位置交叉对称，构成除了长短层流元件相对位置不同，其它完全相同的两条支路。在每条支路上两个层流元件之间的取压腔室中间位置开取压孔，测量两个取压腔室之间的差压，称之为压力位差，此差压值大小正比于流经测量管路的体积流量，采用哈根‑伯肃叶定律由差压计算得到被测体积流量。具体实施时要求各层流元件中毛细管长度超过流动入口段长度且流动处于层流状态。该测量装置避免了传统层流流量计层流元件进出口压损和入口段流动压损的非线性影响，容易实现准确测量和更宽的量程。

技术领域

本实用新型涉及流量测量技术领域，具体为一种压力位差式层流流量测量装置。

背景技术

层流流量计具有无可动部件、能够进行瞬时流量测量等优点，在微小气体流量测量和瞬时气体流量测量领域有较为广泛的应用。

层流流量计是基于流经层流元件的流量与压损的线性关系，即哈根-伯肃叶定律工作的。但是，流量与压损的线性关系只有在充分发展层流流动才成立。由于实际层流流量计层流元件进出口流动动能损失和毛细管内入口段流动阻力损失是非线性的，为了减小非线性压损占比以提高测量精度，毛细管长径比设计取值要求比较大，高精度测量时毛细管长径比需超过500。从流量计长度和压损考虑，普通的层流流量计毛细管长径比不会取这么大，其非线性影响采用流量系数修正的办法予以解决，但要达到好的修正结果往往比较困难或付出其他代价。

采用差分式层流流量测量装置可以在很大程度上将进出口动能损失和入口段流动损失的非线性影响抵消掉。这种装置的思路是采用串联两个长度不同的层流元件，取这两个层流元件两端差压之差，即差压差分。对于不可压缩流体，差压差分值严格正比于体积流量。但是，这种装置需要两个差压传感器，这样就引入了差压传感器之间性能差异导致的测量误差，也增加了成本。另外，对于可压缩的气体流动，差分式层流流量测量装置也不能将非线性成分完全抵消掉，有必要做进一步改进。

实用新型内容

为了克服层流流量计进出口毛细管流动损失和毛细管中入口段流动损失非线性影响，在差分式层流流量测量装置基础上进行改进，提出了本实用新型，即压力位差式层流流量测量装置。具体如下：

测量管路由管径相同的支路一和支路二两条并联支路组成，管路上含有四个层流元件，层流元件内部毛细管直径和数量都相同，层流元件长度两两相同，即，层流元件一和层流元件四相同，长度为L₁，层流元件二和层流元件三相同，长度为L₂，L₂>L₁。层流元件一和层流元件三串联安装在支路一上，层流元件二和层流元件四串联安装在支路二上。

支路一和支路二上分别装有流动调整器一和流动调整器二，两个流动调整器规格和相对安装位置完全相同。此外，其余连接管路相对于测量管路进出口都是对称的。这样，整个测量管路从入口到出口除了长短层流元件相对位置交叉对称以外其他都相同，两条支路流动阻力(压力损失)特性相同。

每个支路上两个层流元件之间为取压腔室，两个支路上的取压腔室长度相同。取压腔室中间位置开有取压孔，层流元件一和层流元件三之间、层流元件二和层流元件四之间的取压孔引出的取压管分别接到差压传感器的正压和负压端子，读取两个取压腔室之间的差压，称之为压力位差。此差压值大小正比于流经测量管路的体积流量，采用哈根-伯肃叶定律由差压计算得到被测流量。流经两个支路的总体积流量为

其中，n--单个层流元件中的毛细管根数；

d--毛细管当量直径；

μ--流体的动力粘度；

ΔP--压力位差；