文丘里流量计如何工作
文丘里流量计用平滑的收窄、而不是锐利孔板来测量流量。流动穿过窄喉加速、压力下降,进口与喉部之间的压差就能告诉仪表流量。
发生的顺序
进口
→
收缩段
→
喉部
→
扩散段
文丘里流量计用平滑的收窄、而不是锐利孔板来测量流量。流动穿过窄喉加速、压力下降,进口与喉部之间的压差就能告诉仪表流量。
它的外形像一个平滑的沙漏。由于没有锐利的障碍物,下游压力恢复得很好,因此比孔板少浪费泵的能量——代价是更长、制造成本更高。
整个测量都依赖管内直径的平滑变化。剖面图能清楚展示流动如何被收窄、加速,又如何重新扩张,以及两个取压口设在哪里。
流体经直管进入,形成稳定、充分发展的流束。进口取压口读取这一全压。
管道逐渐收窄进入喉部。由于通道变小、同样的液体仍要通过,流体必须加速。
流动越快,压力越低。在狭窄的喉部压力最低,第二个取压口读取这个低压值。
进口取压口与喉部取压口的压力差被送进差压变送器,换算成流量。流量越大,压差越大。
喉部之后管道缓缓张开。流动再次变慢,压力向进口值回升——平滑的造型正是文丘里比孔板省能的原因。
两者都测量收窄处的压降,但文丘里是平滑收窄,孔板则是锐利小孔。平滑的造型让压力得以恢复,因此文丘里更省能,但更长、更贵。
因为那里的流动加快了。按伯努利原理,能量在速度与压力之间转换:流速越快,压力越低。喉部最窄,所以流速最快、压力最低。
一个在较宽的进口,一个在较窄的喉部。这两个压力之差就是变送器换算成流量的测量量。
比孔板强,因为没有会被磨损的锐边,也更不易堵塞——不过表面仍需保持光滑以维持精度。
扩散锥段让流动缓缓减慢,把一部分速度重新转换成压力。这部分恢复的压力,就是泵不必再额外提供的能量。