第四講：畢托管測速儀

水力分析與計算主講人：肖婷婷畢托管測流速儀提出問題什么是畢托管？如何運用它來進行測流速實驗？畢托管測流速儀

在近代水力學(xué)的發(fā)展史上，有許多成就突出的學(xué)者對水力學(xué)做出了卓越的貢獻，其中亨利·畢托就是其中一位，這一時期的水力學(xué)由于理論指導(dǎo)不足，大多依靠實驗來得出相應(yīng)的結(jié)論，在應(yīng)用上有一定的局限性，但這絲毫不會影響學(xué)者們對用實驗推求理論的研究熱情。

1730年，法國工程師亨利·畢托發(fā)明了用來測量點流速的一種差動壓力計，后經(jīng)200多年來各方面的改進，目前已有幾十種型式。

畢托管又稱皮托管，是實驗室內(nèi)量測時均點流速常用的儀器，廣泛應(yīng)用于量測渠道和管道小水流流速。下面介紹一種工程上常用的畢托管儀器。一、畢托管簡介恒定總流能量方程幾何意義的圖示表示畢托管有有一個插入管道的桿狀測量元件，該元件插入方向垂直于流體流向，在該測量桿的前后各有幾個孔，兩根獨立的管子將這些孔連接到壓差傳感器，通過膜片分開的兩個獨立的壓力腔室，流體中輕微的壓差可以被精確的量測，各測壓孔分布在整個管道橫截面上，以確保測量具有代表性，如果流體剖面有很強的干擾，建議旋轉(zhuǎn)90度安裝第二個畢托管。二、畢托管原理及計算方法恒定總流能量方程幾何意義的圖示表示畢如果流體不流動，探頭之前和之后的壓力基本一致，只要流體開始流動，就會在探頭前面產(chǎn)生額外的沖擊壓力，也被稱為“動態(tài)”壓力。與此相反的是，探頭后面只測量與流量不相關(guān)的靜態(tài)壓力，由此，在傳感器壓力腔室檢測到不同壓力值：與流體流向相反的較高壓力和畢托管后面的恒壓。該壓差直接測量流速，從而得出管道中流體質(zhì)量和體積。流速越高，動態(tài)壓力越高，測量的壓差越大。畢托管能夠記錄兩個流向的流量，這意味著可在任何時候進行平衡測量，如燃氣管道網(wǎng)絡(luò)中。恒定總流能量方程幾何意義的圖示表示二、畢托管原理及計算方法根據(jù)恒定總流能量方程，畢托管內(nèi)壓差傳感器，迎流體流向檢測到的是流體的總水頭z+p/r+V2/2g；逆流體流向只感應(yīng)到流體的壓力，只檢測其測壓管水頭（就是相應(yīng)于勢能的那部分水頭）z+p/r，壓差傳感器兩側(cè)的壓差就是該處的流速水頭V2/2g，通過流速，可以用來測量流體質(zhì)量和體積。恒定總流能量方程幾何意義的圖示表示二、畢托管原理及計算方法在科研、生產(chǎn)、教學(xué)、環(huán)境保護以及凈化室、礦井通風(fēng)、能源管理部門，常用皮托管測量管道風(fēng)速、爐窯煙道內(nèi)的氣流速度，經(jīng)過換算來確定流量，也可測量管道內(nèi)的水流速度。用畢托管測速和確定流量，有可靠的理論根據(jù)，使用方便、準(zhǔn)確，是一種經(jīng)典的廣泛的測量方法。此外，它還可用來測量流體的壓力。恒定總流能量方程幾何意義的圖示表示三、畢托管應(yīng)用恒定總流能量方程幾何意義的圖示表示要正確選擇測量點斷面，確保測點在氣流流動平穩(wěn)的直管段。為此，測量斷面離來流方向的彎頭、變徑異形管等局部構(gòu)件要大于4倍管道直徑。離下游方向的局部彎頭、變徑結(jié)構(gòu)應(yīng)大于2倍管道直徑。測量時應(yīng)當(dāng)將全壓孔對準(zhǔn)氣流方向，以指向桿指示。測量點插入孔應(yīng)避免漏風(fēng)，可防止該斷面上氣流干擾。用畢托管只能測得管道斷面上某一點的流速，由于斷面流量分布不均勻，因此該斷面上應(yīng)多測幾點，以求取平均值。使用前測試一下暢通性。小靜壓孔經(jīng)常檢查，勿使雜質(zhì)堵塞小孔，使用后及時清潔內(nèi)外管，以保證長期良好狀態(tài)。標(biāo)準(zhǔn)畢托管檢定周期為五年。四、畢托管測量方法五、畢托管優(yōu)缺點能測得流體總壓和靜壓之差的復(fù)合測壓管。結(jié)構(gòu)簡單，使用、制造方便，價格便宜，只要精心制造并嚴(yán)格標(biāo)定和適當(dāng)修改，在一定的速度范圍之內(nèi)，它可以達到較高的測速精度。優(yōu)點用畢托管測流速時，儀器本身對流場會產(chǎn)生擾動，這是使用這種方法測流速的一個缺點。缺點小結(jié)一、畢托管又稱皮托管，是恒定總流能量方程的實際運用，是實驗室內(nèi)量測時均點流速常用的儀器。二、畢托管的測量原理是利用插入流體中測量元件形成壓差，從而測得流體的流速、質(zhì)量和體積。三、畢托管廣泛應(yīng)用在科研、生產(chǎn)、教學(xué)、環(huán)境保護等領(lǐng)域中。四、