流體流動(dòng)第七節(jié)流量的測(cè)定.ppt

第七節(jié) 流量的測(cè)量,物位測(cè)量?jī)x表直讀式、浮力式 差壓式（遠(yuǎn)距離測(cè)量、近距離測(cè)量）,壓力測(cè)量?jī)x表液柱式（U形壓差計(jì)） 彈簧管式（實(shí)驗(yàn)室用的壓力表、真空表） 膜片式,流量測(cè)量?jī)x表速度式（水表、電表） 容積式（濕式氣體流量計(jì)） 差壓式、截面式,測(cè)速管(皮托管) （1）結(jié)構(gòu) 系由兩根彎成直角 的同心套管組成，內(nèi)管 壁無(wú)孔，套管端部環(huán)隙 封閉，外管靠近端點(diǎn)的 壁面處沿圓周開有若干 測(cè)壓小孔。,（2）測(cè)速原理 壓強(qiáng)為P1的流體以局部流 速 流向測(cè)速管的前端，因內(nèi) 管已充滿被測(cè)流體，故流體到 達(dá)管口A處即被擋住，速度降 為零，即： 從外管B處和1處之間，得,1,（3）用途 測(cè)速管是測(cè)量管截面上的某一點(diǎn)的速度，而不是管截面上的平均流速。 可以測(cè)出管截面上流體的速度分布。,若壓差是用u形壓差計(jì)來(lái)測(cè)量的，得,用測(cè)速管置于管道的中心線，測(cè)出流體的最大流速。如何求出平均速度？,（4）安裝 必須保證測(cè)量點(diǎn)位于均勻流段。要求測(cè)量點(diǎn)的上、下游最好各有50d（d為管徑）以上的直管距離，至少也應(yīng)在8d-12d 以上。 必須保證管口截面嚴(yán)格垂直于流動(dòng)方向。否則，任何偏離都將造成負(fù)的偏差。 測(cè)速管直徑d0應(yīng)小于管徑d 的1/50，盡量減少能量損失。,（5）特點(diǎn) 變壓差 阻力非常小，忽略不計(jì) 不會(huì)太大，常采用微差壓差計(jì) （6）適用范圍 適用于測(cè)量大直徑管路中清潔氣體的流速,孔板流量計(jì) （1）結(jié)構(gòu) 是利用流體流經(jīng)節(jié)流元件產(chǎn)生的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)流 量測(cè)量。其節(jié)流元件為孔板，即 中央開有圓孔的金屬板，將孔板 垂直安裝在管路 中，以一定的取 壓方式測(cè)取孔板 前后兩端的壓差。,（2）測(cè)量原理 定性分析,3,（a）流速分析： 1-1截面：u1（面積為A1） 2-2截面：u2 u1 (縮脈處面積為A2,u2最大) 3-3截面：u3 = u1 （面積為A1 ） （b）壓力變化： 1-1截面：p1 2-2截面：p2 p1 (縮脈，p2最小) 3-3截面：p3 p1 (隨A0/A1的減小而使p1-p3增大) 如果能夠在孔板前后的壓力差p=p1-p2 與流量建 立對(duì)應(yīng)關(guān)系的話，就可以測(cè)量流量了。,定量計(jì)算 在1-1截面和2-2截面間列BE，若暫時(shí)不計(jì)能量損 失，有 或 能量損失可以忽略不計(jì)嗎？ 由于縮脈位置不定，面積A2不知道 未計(jì)算兩截面之間的能量損失 怎么解決？ 引入一個(gè)校正系數(shù)C，同時(shí)，由于A0已知，用u0代替 u2。,因,令 孔面積與管截 面積的比值,若,A0 減小，u0 增大，R 增大,若,則,式中的C0稱為孔板的流量系數(shù), 標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì),Rec,Co = 0.6-0.7,討論： （1）若C0一定， 。 那么孔板流量計(jì)的測(cè)量范圍 （2）若qV一定，設(shè)計(jì)（選擇）孔板流量計(jì) 假設(shè)C0，再選擇d0，m,保證C0為定值(ReRed) 兼顧能量損失，不要太大。,（3）主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、制造和安裝都很方便 缺點(diǎn)：能量損失大,（4）安裝 孔板流量計(jì)安裝時(shí)，在上游和下游必須分別有一段內(nèi)徑不變的直管作為穩(wěn)定段，通常要求上游直管長(zhǎng)度為15d-40d，下游為5d 的直管距離。 （5）特點(diǎn) 變壓差（ ），恒截面（ ）,（6）文丘里（Venturi）流量計(jì),屬差壓式流量計(jì)； 能量損失小，造價(jià)高。,轉(zhuǎn)子流量計(jì) （1）結(jié)構(gòu) 是由一段上粗下細(xì)的錐形玻璃管（錐角為4左右）和管內(nèi)一個(gè)密度大于被測(cè)流體的固體轉(zhuǎn)子所構(gòu)成。 流體自玻璃管底部流入，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子和管壁之間的環(huán)隙，再?gòu)捻敳苛鞒觥?（2）測(cè)量原理 定性分析 錐形玻璃管的內(nèi)截面積A1,轉(zhuǎn)子的最大截面積Af。 流體以u(píng) 流入，由A1減小到A=A1-Af，u 增大，轉(zhuǎn) 子上端面的p0 降低。在轉(zhuǎn)子上、下端面形成壓力 差，轉(zhuǎn)子被浮起，因環(huán)隙面積A=A1-Af自下而上逐 漸增大，壓力差p1-p0降低，壓力差等于重力時(shí)， 從轉(zhuǎn)子的懸浮高度直接讀取流量數(shù)值。 流量與轉(zhuǎn)子的懸浮高度之間的關(guān)系？,定量計(jì)算 （a）轉(zhuǎn)子的受力平衡,（b）能量衡算 在1-1和0-0截面間列BE：,整理得,轉(zhuǎn)子所受的浮力,兩截面的動(dòng)能差,兩式聯(lián)立得,根據(jù)連續(xù)性方程，,整理得,考慮轉(zhuǎn)子的形狀和能量損失的影響，引入適當(dāng)?shù)男Ｕ禂?shù)Cr：,思考： 轉(zhuǎn)子流量計(jì)看成一個(gè)孔口A0為逐漸變化的，轉(zhuǎn)子上、下方的壓力差相當(dāng)于孔板流量計(jì)的孔板前后的壓力差的流量測(cè)量設(shè)備。,通常，當(dāng)流體通過(guò)環(huán)隙時(shí)的雷諾數(shù)達(dá)到一定數(shù)值后，對(duì)于一定的轉(zhuǎn)子和流體 Cr=const,（3）特點(diǎn) 恒壓差 變截面（變環(huán)隙截面）A0 恒環(huán)隙流速u0 恒轉(zhuǎn)子截面積Af,（4）測(cè)量范圍 流體：20C的水進(jìn)行標(biāo)定（液體） 20C，760mmHg的空氣進(jìn)行標(biāo)定（氣體） 液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)： 氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)：,（5）主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：讀取數(shù)據(jù)方便，流動(dòng)阻力小 測(cè)量精度較高，