热能与动力工程测试技术答案

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探头分为:热线探头和热敏探头

热线探头:铂丝或钨丝。直径3.8—5微米,长度1—2mm

热膜探头:铬或铂金属薄膜,用熔焊的方法固定在楔形或圆柱形的石英骨架上。 热膜探头响应速度没有热线探头高。

2、热线风速仪是根据通电的探头在气流中的热量散失强度与气流强度之间的关系来测量流速的。

?恒流式:工作过程中保持加热电流不变,热线的温度随流体流速而变化,电阻值也随之变化。测速公式:??f(R?)

?恒温(恒电阻)式:工作过程中通过调节热线两端的电压以保持热线的电阻不变,这样就可以根据电压的变化,测出热线电流的变化,进而计算流速:??f(I)

3、恒流式因热线热惯性的影响,存在灵敏度随被测流体流动变化频率减小而降低,而且会产生相位滞后等缺点。 第 八 章

1、流量通常指单位时间内通过某有效流通截面的流体数量,称为瞬时流量 流量: 质量

3流量:q( qm??qv 体积流量:q( m/s)mkg/s)v2、流量计类型

?容积式流量计:通过单位时间内被测流体充满或排出某一定容容器v的次数来计算流量,即qv?nv。适用于高粘度,低雷诺数的流体。不宜高温高压与脏污介质。

?速度型流量计:当流通截面确定时,流体的体积流量与截面上的平均流速成正比。可用于高温高压流体测量。

?质量型流量计:与质量有关的物理效应为基础

(1)直接型:利用与质量有关的直接原理(如牛顿第二定律)

(2)温度压力补偿型:利用温度,压力与密度之间的关系,将其转化为密度,再与体积流量进行运算而得到质量流量。

(3)推导型:同时测取流体的密度和体积流量。 3、流量计的选用原则

?根据被测流体的性质选择:不同类型的流量计对被测流体的适应性不同。选择时需要明确了解被测流体的物态及其特性。

?根据用途选择:不同流量计的功能,测量精度和价格不同,而不同的使用场合对流量计的这些要求有所侧重。

?根据工况条件选择:工况包括被测流体的流量变化范围,温度和压力高低等。

④其他选择流量计还应考虑流量计的安装条件,包括安装位置,安装尺寸以及流通管路的振动情况等。

(二)节流式流量计

1、测量原理:当流体流经管道中急骤收缩的局部截面时,将产生增速降压的节流现象,流体的流速越大,即在相同流通截面积条件下的流量越大,节流压降也越大。这种节流现象作为流量测量依据的仪表简称为节流式流量计。其输出信号为差压。 结构:由节流装置,差压信号导管(导压管)和压差计三部分组成。 2、节流装置

?基本组成:节流元件,取压装置,节流元件上下游的局部阻力元件和直管段以及连接法兰等组成。

?常用的节流元件:孔板,喷嘴,文丘利管等。

?取压装置由取压方式决定。视取压孔的位置不同,取压方式有角接取压、法兰取压、径距取压、理论取压和管接取压等。

2、根据流量计的工作原理和误差分析理论,说明为什么对同一节流式流量计测量流量的上下限比值有一定的范围要求。

答:根据反映流量与节流压降的关系的流量方程为: qv????4d22?p???4???2D22?p?

式中流量系数?与流动状态(雷诺数Re0)有关。流量发生改变。则流速发生变化。雷诺数Re0也随之变化。当雷诺数变化较大时,流量测量就不准确。

(三)涡轮流量计

1、基本特性:线性特性,压力损失特性

2、影响涡轮流量计特性的主要因素:被测流体的性质、工作状态与标定条件关系。 3、影响涡轮流量计测量结果的主要因素

①流体粘度的影响:涡轮流量计的仪表常数k与流体的粘度密切相关。随着流体年度的增加,流量计的线性范围缩小。

②流体密度的影响:推动涡轮转动的力矩与流体的密度成正比,流体密度的变化也引起涡轮转速的变化因而引起误差。

?流体压力和温度的影响:当被测流体的压力和温度与流量计标定时的状态有较大偏离时,将使涡轮变速器的结构尺寸及其内部流体体积发生变化从而影响到流量计的特性。 ④流动状态的影响:进口处流速突变和流体的旋转可使测量误差达到不能忽略的程度。

四.光纤流量计

1。工作原理:在节流元件前后分别安装一组敏感膜片和Y形光纤,膜片感受流体压力和作用而产生位移,Y形光纤是一种光纤位移传感器,它根据输入输出光强的相对变化测量膜片位移的大小。

特点:利用光纤传感技术检测节流元件前后的压差?p 2.光纤膜片式流量计

工作原理:直接把流量信号转变为膜片上的位移信号,即流量越大,膜片受力而产生内向的变形(位移)越大,测量膜片的位移光就可以确定被测流量的大小。 3.光纤卡门涡街流量计

特点:采用了光纤传感器技术测量涡流频率

工作原理:利用了压力变化感测原理.当卡门涡街中的漩涡按左右交替的规律,从漩涡发生体表面剥离出来时,在其左右两边形成的压力差的正负也随之交替变化

测量装置中的左右两膜片感受这种压力的变化,通过Y形光纤传感器输出相应的光脉冲信号

五.超声波流量计

1.基本原理:基于超声波在介质中传插速度与介质的流动速度有关这一现象。 2.特点:1.非接触测量,不扰动流体的流动状态,不产生压力损失 2.不受被测流体物理化学特性的影响 3.输出特性呈线性

3.常用方法:时间差法,相位差法,频率差法。

第 九 章

(一)1、从本质上讲,液压测量是一门检测液体—液体,气体—液体,或者固体—液体之间的分界面的技术。

2、液压测量的技术主要基于相界面两侧物质的物性差异或液位改变引起有关物理参数的变化现象。

(二)差压式液位计

1、基本原理:通过测量液体静压力p或差压?p就可以确定相应的液位高度H。理论依据:不可压缩流体的静力学原理。

2、根据差压式液位计的基本工作原理。说明为什么对于密闭容器的液位测量,当其中的液体及其蒸汽密度变化较大时。不能直接利用图9—16和式9—2的测量方法? 答:H??p??sgHs。仅适用于密度?和?s变化不大的场合。否则液位与差压的关系将

(???s)g变化不定,差压的变化不能完全反映液位的变化。 (二)电阻式液位计 1、电接点液压计

特点:利用液体与其蒸汽之间的导电特性(电阻值)的差异进行液位测量。

工作原理:通过测定与容器相连的测量筒内处于汽水介质中的各电极间的电阻,来判别汽水界面的位置。 2、热电阻液压计

特点:利用液体与蒸汽对热敏材料传热特性不同而引起热敏电阻变化的现象进行液位测量。 工作原理:通电的电阻丝与液气之间传热系数的差异及其电阻变化值随温度变化的特点进行液位测量。电阻丝在液体中的电阻值比空气中大。则灯泡较暗,当电阻丝在空气中时,灯泡较亮。在这种检测回路中,灯泡从暗变亮时,表示液位已低于预定高度。 第十一章

(一)色谱分析仪

1、基本原理:被分析的混合物在流动气体或液体的推动下。流经一根装有填充物的管子。由于固定相对不同的组分具有不同的吸附或溶解能力,因此混合物经过色谱柱后。各种组分在流动相和固定相中形成的含量分配关系不同。最终导致从色谱柱流出的时间不同,从而达到组分分离的目的。

2、作用:对混合物的各种组分进行定性或定量分析。 3、应用时应注意的问题:

①环境条件:在湿度过大时要采取必要措施

②气体纯度:气源纯度要求在99.99%以上 ③气流比例选择:合适的气流速度

④气路的捡漏种清洗:对装置进行密封性和清洁度的检查,提高气体纯度。 (二)红外分光分度计

1、基本原理:在燃气或排放气体所含的主要成分种(如H2、N2、O2等)。除同原子的双原子气体外,其他非对称分子气体。在红外区均有特定的吸收带(波段)。(如

H2O、CO2、NO等)根据特定的吸收带,可以鉴别分子的种类。

用途特点:①对混合气体所含组分种类进行定性分析。鉴别的理想检测器。 ②不适用于连续测量

2、不分光红外气体分析仪

基本原理:通过测量特定吸收带内待测组组分队红外辐射的吸收程度来确定其含量,理论基础是比尔定律,它描述了气体对一定波长的红外辐射的吸收强度与气体含量之间的关系:I?I0e?p(?k?d)

用途特点:定量分析 (四)涡轮流量计

4、基本特性:线性特性,压力损失特性

5、影响涡轮流量计特性的主要因素:被测流体的性质、工作状态与标定条件关系。 6、影响涡轮流量计测量结果的主要因素

①流体粘度的影响:涡轮流量计的仪表常数k与流体的粘度密切相关。随着流体年度的增加,流量计的线性范围缩小。

②流体密度的影响:推动涡轮转动的力矩与流体的密度成正比,流体密度的变化也引起涡轮转速的变化因而引起误差。

?流体压力和温度的影响:当被测流体的压力和温度与流量计标定时的状态有较大偏离时,将使涡轮变速器的结构尺寸及其内部流体体积发生变化从而影响到流量计的特性。 ④流动状态的影响:进口处流速突变和流体的旋转可使测量误差达到不能忽略的程度。

五.光纤流量计

1。工作原理:在节流元件前后分别安装一组敏感膜片和Y形光纤,膜片感受流体压力和作用而产生位移,Y形光纤是一种光纤位移传感器,它根据输入输出光强的相对变化测量膜片位移的大小。

特点:利用光纤传感技术检测节流元件前后的压差?p 4.光纤膜片式流量计

工作原理:直接把流量信号转变为膜片上的位移信号,即流量越大,膜片受力而产生内向的变形(位移)越大,测量膜片的位移光就可以确定被测流量的大小。 5.光纤卡门涡街流量计

特点:采用了光纤传感器技术测量涡流频率

工作原理:利用了压力变化感测原理.当卡门涡街中的漩涡按左右交替的规律,从漩涡发生体表面剥离出来时,在其左右两边形成的压力差的正负也随之交替变化

测量装置中的左右两膜片感受这种压力的变化,通过Y形光纤传感器输出相应的光脉冲信号

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