超声波明渠流量计测量原理及计算公式

日期：2023-02-14 点击量：

1.测量原理
超声波明渠流量计由量水堰(槽)和水位流量转换仪表(二次仪表)组成,其中二次仪表除完成水位流量转换外,还显示瞬时流量和累积流量。在流体流经标准堰或槽时,将形成液位与流量的对应关系,二次仪表测量液位,再根据相应公式(仪表内部微处理器运算)转换成流量进行显示。常用超声回波测距法来测量液位，超声波固定探头安装在量水堰(槽)水位观测点上方。
1)堰。在流道中设置上部有缺口的板壁,流体被堰挡住,水位有--定升高,然后通过缺口向下游侧流去。这时板壁上游侧水位与流量有对应关系,通过测量水位可以计算出流量值。根据缺口形状,分为三角堰、矩形堰、等宽堰等。
2)槽。敞开流道的某部分节流时,该处的流速增大,同时该部分的水位下降,测量水位的下降量求流量的装置叫做水槽。常用的水槽有巴歇尔水槽和帕尔默·玻鲁斯水槽。
因篇幅有限，文中仅介绍三角堰、矩形堰及巴歇尔槽的测量原理及计算公式。
2.流量计算公式
1)三角堰结构如图1所示，三角堰流量公式如下:

式中:qv--体积流量,m³/s;Ce--流量系数(需查表);θ--角缺口夹角,20°≤θ≤100°;he--有效水头,m,he=h+Kh(h-实测水头，m,Kh--水头修正系数)。
2)矩形堰结构如图2所示,矩形堰流量公式如下:

式中:be--有效堰口宽度,m,be=b+Kb(b-实测堰口宽度,m,Kb--宽度修正系数)
3)巴歇尔槽为矩形横断面短喉道槽,由喉道上游均匀收缩段、喉道段和喉道下游均匀扩散段组成,如图3所示。根据喉道宽度分为三种类型:小型槽(b=0.076,0.152,0.228m)、标准型槽(0.25m≤b≤2.4m)和大型槽(3.05m≤b≤15.24m)。因篇幅有限,文中仅介绍标准型槽的水位流量关系。超声波明渠流量计的巴歇尔槽流量公式如下:

式中:b-喉道宽度,m;ha--实测水头,m。

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