Origin大空间低流速超声测速装置设计(2)
致谢...29
参考文献.. 301 绪论
1.1 课题背景
流速是确定流体运动特性的基本参量之一，其既是理论分析的出发点，也是验证
理论的标准[1]
。近年来，随着全世界对环境保护的日益重视，碳交易作为一种有效减
少温室气体排放的市场机制在世界各地逐步建立起来。 电力行业由于其自身的特点必
然成为碳交易市场的重要市场主体。这一点在我国表现得尤为突出，我国目前火电发
电量约占总发电量的75%， 2009 年电力行业的二氧化碳排放量占到了全国二氧化碳排
放量的 49%，到了 2010 年，这一数字变成了 50%。我国各试点省市的碳交易市场已经
启动，预计在2015 建成全国性的碳交易市场，为了顺利完成该目标，做好碳排放数
据统计等相关工作至关重要。 碳排放数据统计最基本的工作便是准确的统计排放烟气
的流量，目前常用的流量计有节流式的流量计，速度式的流量计和容积式的流量计，
其中速度式的流量计又涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计。除了使用流量计直接
测量流量，还可以测量气体的平均流速，使用流速和管道面积得出流量。常用的流速
测量方法手段主要有毕托管、热线风速仪、激光多普勒流速仪和粒子图像测速仪[2]
，
随着石油天然气工业的发展需要，超声波流量计以其特有的优势获得了广泛的关注。
常见的各种流量、流速测量方法具体如下：
1）节流式流量计：在管道中放置节流件，当流体流过节流件时流通截面发生变
化，节流件前后的流体静压力也不同。对于一定结构的节流件，静压力差的大小与流
体流量的大小存在确定的函数关系，通过测量出的静压力差就可以得出流量的大小。
2）容积式流量计：由计量的流体的体积来测量流量是一种古老的方式，概括的
说，这种方式是用一个固定容积的容器周期性的吸入、排出等量体积的流体，来测量
流体流量的[3]
。
3）速度式流量计：
①涡轮流量计：在管道中放置涡轮，流体流动带动涡轮旋转，对于一定结构的涡
轮，涡轮旋转的转速与流体流量有确定的关系。
②电磁流量计：利用法拉第电磁定律，使管道处于电极产生的均匀磁场中，并保
证磁力线、电极和管道轴线相互垂直。导电的流体流经磁场并切割磁感线产生电势，
由产生的电势差大小可求流体流速进而得出流体流量。③涡街流量计： 在管道中放置漩涡发生器， 流体流过漩涡发生器后产生卡门涡街，
卡门涡街的频率与流体流速有确定的关系，知道流速后可得流量。
4) 毕托管法： 静止着的流体中任意一点上的压力,在任何方向上的大小都是相同
的。可是,当流体以同样大小、一定的速度流动时,压力的大小将发生变化。压力的变
化和流体的运动有关,压力变化的大小取决于流速和流体的密度[4]
。最后由压力变化
的大小和流体的密度推算出流体流速。
5）热线热膜风速仪：主要工作原理是热平衡原理，即利用放置在流场中的、具
有加热电流的细金属丝来测量流场中的流速，风速的变化会使金属丝的温度产生变
化，从而产生电信号而获得风速[5]
。
6）粒子图像法（PIV）和激光多普勒法：PIV技术是在流场中撒入示踪粒子，用
成像的方法记录下 2 次或多次曝光的粒子位置，结合曝光的时间可得粒子的速度矢
量，以粒子速度代表其所在流场内相应位置处流体的运动速度[6]
。激光多普勒是利用
多普勒效应，照射流体的激光被跟随流体一起流动的粒子散射并产生多普勒频移。 频
上一篇：低压配电柜测控与保护装置设计