塔形流量计国外称为V-CONE,国内的叫法有多种如V形(型)锥、内锥、环孔流量计、内置文丘里等。尽管名称各异,但原理结构都是一样的。单就节流件来讲,完全是金属件组成,不含任何电子器件。它主要由测量管、塔形体(锥形体)、低压测量管(兼支架)、正负测压嘴、连接法兰等组成。
当口径≤N100时,塔体用负压测量管兼作支撑,口径≥DN150时,要在塔体后部再加支撑管架,并在支撑管开测量孔。
当温压一体化型时,需要在后部支撑架前安装测温元件套管,若采用多参数变送器,则不再需要压力测量点,该变送器差压、压力同时测量并能接受温度信号。
图一,塔形流量计的组成结构图
图二,塔形流量计的塔体内部结构图
所说的质量守恒定律(连续性方程)和能量守恒定律(伯努利方程),可以这样去理解:
质量守恒:流体在一个封闭的管道中流动,当遇到节流件时,在节流件前后它的质量是不变的,用公式表示为:
V1ⅹA1ⅹρ1=V2ⅹA2ⅹρ2(液体为: V1ⅹA1=V2ⅹA2)
能量守恒:管道中流体的压力和流速有如下的关系:
P1+1/2ⅹ(V1)2ⅹρ1=P2+1/2ⅹ(V2)2ⅹρ2 =常数
式中: A1、A2 分别是节流件前后的截面积;
V1、V2 分别是A1、A2处的流速;
P1、P2 分别是A1、A2处的压力;
ρ1、ρ2 分别是A1、A2处的流体密度;
根据伯努利方程:P+1/2V2ρ=常数,在截面A2处流速加快,该处的压力必然降低,因此压力P2的高低随流速V2的大小而变化。而在截面A1处流速V1和压力P1都没有变化,只要测出P1与P2的压力差 P=P1-P2,就可以求出流速(流量)。节流式差压仪表正式基于了连续性方程和伯努利方程原理,在管道内设置了一个节流件,测量其前后的压力差而得到了流量。
图三,温压补偿一体化塔形流量计
图四,只有的一体化的塔形流量计
图五,较大口径的塔形流量计