[发明专利]动量复差压式质量流量计

说明书

本发明是利用流体通过弯管时跟管壁产生相互作用的原理来测量流体的质量流量。

当流体通过弯管时，由于它的不可压缩性，进口端的流速数值大小跟出口端的相等。然而，出口端的速度方向跟进口端的方向不同，考虑到速度是矢量，因此说速度发生了变化，根据牛顿第二定律，必有一个外力作用在流体上，使流体速度发生变化，这个力是弯管内壁提供的。

根据牛顿第三定律，弯管内壁A部位（圈1.a）受到了来自流体的大小相等，方向相反的反作用力，后面称为液动力。

流体通过弯管时，作用力的分析如下（圈1.a）：

流体在进口端的速度沿Y方向，因此，u_x＝0，u_y＝u_o。经过弯头后，速度沿着x方向，因此，u_x＝u_o，u_y＝0。由于在x方向的速度分量u_x从零坛加到u_o，因此，流体受到一个沿着x方向的，来自于管壁的作用力F_x。（见图1）

在相互作用过程中，力、质量、速度三者之间的关系，符合动量定理：

M（u_1x-u_ox）＝F_x（t₂-t₁）………（1）

其中    M-液体质点的质量

（u_1x-u_ox）-质点经过（t₂-t₁）时间后，速度的变化;

（t₂-t₁）-质点跟管壁相互作用的时间;

F_x-质点受到管壁的相互作用力。

众所周知，通过弯管的流体的质量流量跟弯管内壁受到液动力之间的关系如下：

其中 N_x-管壁受到流体的作用力

p-流体（可包含杂质）的平均密度

A-流管通径的横截面

G-流体的质量流量

公式（2）的另一种形式：

其中 P_x-因动量改变引起的液动力压力，P_x＝N_x/A

本发明所涉及的流量计，有一个台阶形“”的流管（图1b）由于台阶形的流管可看做二只直角弯管连接而成，所以上述对直角弯管中流体的分析及液动力跟流量关系的公式（2）及（3），在此也适用。流管跟机体坚固地连在一起（图2），流管的转角处，没有园角过渡。转角由进口直管段1和中间直管段5，出口直管段3和中间直管段垂直相交形成。进口直管段1与出口直管段3相互平行，长度相等。

为了坛加流管的刚性，防止在测量过程中流管受力变形，在弯管转角的内角侧，焊以加强筋7。

在台阶形流管的二个直角转角部位，进口直管段1和出口直管段3在越过了中间直管段5后，分别再延伸一段2和4，此延伸段直管的空间，供按装进口和出口差压变送装置的膜盒及膜片。延伸段2和4的长度这样确定，以致于差压变送装置的高压室膜片9和10（图3）不凸出于流管通道或跟通道边缘相一致，不阻碍流体在流管中通过。

按装在进口直管段差压变送装置13，称进口差压变送装置（以下同），其高压室的承压膜片10对着进口端，膜片的法线方向跟进口直管段轴心线平行，流管内部靠近此膜片的压力为：

P_A＝Po+P_x………（4）

式中 P_A-进口高压膜片处的压力

P_O-管路中的工作压力

P_x-液体的液动力压力P_x＝F_x/A

装置在出口直管段的差压变送装置14称出口差压变送装置（以下同），其高压室的承压膜片对着出口端，膜片的法线方向跟出口直管段轴心线相平行，流管中靠近此膜片的压力为：

P_B＝P_O+P_x+pgH …………（5）

式中 P_B-出口高压膜片处的压力

P_O-管路中的工作压力

P_x-液体的液动力压力

p-流质的平均密度

H-流管中间段的长度