邊界層壓力計(jì)及壓差計(jì)流速及流量的測(cè)量PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1邊界層壓力計(jì)及壓差計(jì)流速及流量的測(cè)邊界層壓力計(jì)及壓差計(jì)流速及流量的測(cè)量量2021-10-12l邊界層邊界層l壓力計(jì)與壓差計(jì)的測(cè)量壓力計(jì)與壓差計(jì)的測(cè)量l流速與流量的測(cè)量流速與流量的測(cè)量第1頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12邊界層邊界層：緊貼壁面非常薄的一區(qū)域，流體速度的：緊貼壁面非常薄的一區(qū)域，流體速度的變化主要發(fā)生在這里變化主要發(fā)生在這里。概念：概念：主體區(qū)（外流區(qū)）：主體區(qū)（外流區(qū)）：邊界層以外的流動(dòng)區(qū)域。邊界層以外的流動(dòng)區(qū)域。黏度應(yīng)力：兩相鄰流體層之間單位面積上的內(nèi) 摩擦力（實(shí)際上是表面力中的切應(yīng)力，又稱剪應(yīng)力，用yx表示。黏度：速度梯度為1時(shí)，單位受力面積上流體層 之間內(nèi)摩擦力的大

2、小。一：邊界層一：邊界層第2頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12 流體流經(jīng)固體壁前緣時(shí)，邊界層的流動(dòng)一般為層流，稱為層流邊界層。 隨著流動(dòng)距離的增大，隨著流動(dòng)距離的增大，Re= / 數(shù)值變大，會(huì)數(shù)值變大，會(huì)有一段過(guò)渡到湍流，稱為過(guò)渡區(qū)邊界層。有一段過(guò)渡到湍流，稱為過(guò)渡區(qū)邊界層。 邊界層內(nèi)流動(dòng)將會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，并逐漸過(guò)渡到湍流，此后的邊界層稱為湍流邊界層。第3頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12Le充分發(fā)展的流動(dòng)邊界層管內(nèi)充分發(fā)展： 層流時(shí)：Le/d0.05Re （Re=ud/) 湍流時(shí)：le4050d 進(jìn)口段長(zhǎng)度（進(jìn)口段長(zhǎng)度（Le）：流動(dòng)達(dá)到充分發(fā)展所需的管長(zhǎng)）：流動(dòng)達(dá)到充分發(fā)展所需的管長(zhǎng) P70第

3、4頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12l邊界層邊界層l壓力計(jì)與壓差計(jì)的測(cè)量壓力計(jì)與壓差計(jì)的測(cè)量l流速與流量的測(cè)量流速與流量的測(cè)量第5頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12二：靜力學(xué)二：靜力學(xué) 基本方程的應(yīng)用基本方程的應(yīng)用 ： 壓力計(jì)與壓差計(jì)的測(cè)量壓力計(jì)與壓差計(jì)的測(cè)量1. 1.壓力計(jì)：壓力計(jì)：第6頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12第7頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12（1）U形壓差計(jì)形壓差計(jì) 設(shè)指示液的密度為設(shè)指示液的密度為 ，被測(cè)流體的密度為被測(cè)流體的密度為 。 0A與與A 面面 為等壓面，即為等壓面，即AApp)(1ARmgppgRgmpp02A 而而p1p2mRAA2.2.壓差計(jì)：壓差計(jì)：第8頁(yè)/共21

4、頁(yè)2021-10-12所以所以gRgmpRmgp021)( 整理得整理得gRpp)(021 若被測(cè)流體是氣體，若被測(cè)流體是氣體， ，則有，則有0 021 Rgpp第9頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12 密度接近但不互溶的兩種指示密度接近但不互溶的兩種指示 液液A和和C ；)(CA （2）雙液體雙液體U管壓差計(jì)管壓差計(jì) 擴(kuò)大室內(nèi)徑與擴(kuò)大室內(nèi)徑與U管內(nèi)徑之比應(yīng)管內(nèi)徑之比應(yīng) 大于大于10 。適用于壓差較小的場(chǎng)合。適用于壓差較小的場(chǎng)合。)(CA21 Rgpp第10頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12（3） 倒倒U形壓差計(jì)形壓差計(jì) RgRgpp)(021 指示劑密度小于被測(cè)流體密度，指示劑密度小于被測(cè)流體密度

5、，如如空氣作為指示劑?？諝庾鳛橹甘緞?（5） 復(fù)式壓差計(jì)復(fù)式壓差計(jì) （4） 傾斜式傾斜式壓差計(jì)壓差計(jì) 適用于壓差較小的情況。適用于壓差較小的情況。適用于壓差較大的情況。適用于壓差較大的情況。第11頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12l邊界層邊界層l壓力計(jì)與壓差計(jì)的測(cè)量壓力計(jì)與壓差計(jì)的測(cè)量l流速與流量的測(cè)量流速與流量的測(cè)量第12頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12三：流速與流量的測(cè)量三：流速與流量的測(cè)量三：流速與流量的測(cè)量測(cè)速管（皮托管）測(cè)速管（皮托管）孔板流量計(jì)孔板流量計(jì)文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)2. 2. 質(zhì)量流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)管道單位截面積的流體質(zhì)量。質(zhì)量流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流經(jīng)

6、管道單位截面積的流體質(zhì)量。1.1.流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。流速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流體質(zhì)點(diǎn)在流動(dòng)方向上所流經(jīng)的距離。 Aquvkg/（m2s）uAqAqGvmm/s（平均流速）：（平均流速）：流量與流速的關(guān)系：流量與流速的關(guān)系： GAuAqqmv第13頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12一、一、測(cè)速管測(cè)速管 測(cè)速管又稱皮托（Pitot）管 測(cè)量原理：流體以流速流體以流速u流向測(cè)速管，在內(nèi)流向測(cè)速管，在內(nèi)管口管口A處降為處降為0。內(nèi)管內(nèi)管處測(cè)得的是管口所在位置的局部流體動(dòng)壓頭與靜壓頭之和，稱為沖壓頭（能）沖壓頭（能）。2gvgg2PPAu第14頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12內(nèi)外管

7、之壓強(qiáng)差為：內(nèi)外管之壓強(qiáng)差為：22uPPP外管內(nèi)管若使用U形管壓差計(jì)形管壓差計(jì)，所測(cè)流體的密度為，U型管壓差計(jì)內(nèi)充有密度為0 的指示液，讀數(shù)為R。gRuPPP)(202外管內(nèi)管)(20gRu第15頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12 將U形壓差計(jì)公式代入式中，得：)(2000RgCu 根據(jù)u0即可計(jì)算流體的體積流量體積流量：)(200000RgACAuqV質(zhì)量流量：質(zhì)量流量：)(2000RgACqqVm流量的計(jì)算流量的計(jì)算： 第16頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12文丘里流量計(jì)的流量計(jì)算文丘里流量計(jì)的流量計(jì)算 由于文丘里流量計(jì)的測(cè)量原理與孔板流量計(jì)相同，其流量計(jì)算公式也與孔板流量計(jì)相似流量計(jì)算公式也

8、與孔板流量計(jì)相似，即： 002gRACqvV三、文丘里（三、文丘里（Venturi）流量計(jì)）流量計(jì) 第17頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-121、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)（1）上粗下細(xì)的錐形玻璃管錐形玻璃管（錐角約在4左右）；（2）管內(nèi)一個(gè)密度大于被測(cè)流體的固體轉(zhuǎn)子固體轉(zhuǎn)子（或稱浮子浮子）；（3）流體自玻璃管底部流入底部流入，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)子和管壁之間的環(huán)隙，再?gòu)捻敳苛鞒鲰敳苛鞒?。四、四、轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)第18頁(yè)/共21頁(yè)2021-10-12轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量方程 ： 轉(zhuǎn)子流量計(jì)流動(dòng)示意圖 u00101轉(zhuǎn)子共受到三個(gè)力：轉(zhuǎn)子共受到三個(gè)力：重力重力（向下）、（向下）、 壓力壓力（向上）（向上）、浮浮 力力（向（向上）。上）。當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)時(shí)，三個(gè)力平衡，即：當(dāng)