第6節(jié)流量和流速的測(cè)量

第一章

流體流動(dòng)一、測(cè)速管二、孔板流量計(jì)三、文丘里流量計(jì)四、轉(zhuǎn)子流量計(jì)第六節(jié)

流速和流量的測(cè)量2024/5/71流量計(jì)變壓頭流量計(jì)變截面流量計(jì)

將流體的動(dòng)壓頭的變化以靜壓頭的變化的形式表示出來(lái)。一般，讀數(shù)指示由壓強(qiáng)差換算而來(lái)。如：測(cè)速管、孔板流量計(jì)和文丘里流量計(jì)

流體通過(guò)流量計(jì)時(shí)的壓力降是固定的，流體流量變化時(shí)流道的截面積發(fā)生變化，以保持不同流速下通過(guò)流量計(jì)的壓強(qiáng)降相同。如：轉(zhuǎn)子流量計(jì)

2024/5/72

一、測(cè)速管

1、測(cè)速管（皮托管）的結(jié)構(gòu)AB2024/5/732、測(cè)速管的工作原理對(duì)于某水平管路，測(cè)速管的內(nèi)管A點(diǎn)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。B點(diǎn)測(cè)得為靜壓頭沖壓頭與靜壓頭之差2024/5/74壓差計(jì)的指示數(shù)R代表A，B兩處的壓強(qiáng)之差。若所測(cè)流體的密度為ρ，U型管壓差計(jì)內(nèi)充有密度為ρ’的指示液，讀數(shù)為R?！獪y(cè)速管測(cè)定管內(nèi)流體的基本原理和換算公式

實(shí)際使用時(shí)c=0.98~1.00

2024/5/753、使用皮托管的注意事項(xiàng)1）測(cè)速管所測(cè)的速度是管路內(nèi)某一點(diǎn)的線速度，它可以用于測(cè)定流道截面的速度分布。2）一般使用測(cè)速管測(cè)定管中心的速度，然后可根據(jù)截面上速度分布規(guī)律換算平均速度。u/umaxReRemax1061051041031021070.90.80.70.60.51061051041031021072024/5/763）測(cè)速管應(yīng)放置于流體均勻流段，且其管口截面嚴(yán)格垂直于流動(dòng)方向，一般測(cè)量點(diǎn)的上，下游最好均有50倍直徑長(zhǎng)的直管距離，至少應(yīng)有8~12倍直徑長(zhǎng)的直管段。4）測(cè)速管安裝于管路中，裝置頭部和垂直引出部分都將對(duì)管道內(nèi)流體的流動(dòng)產(chǎn)生影響，從而造成測(cè)量誤差。因此，除選好測(cè)點(diǎn)位置，盡量減少對(duì)流動(dòng)的干擾外，一般應(yīng)選取皮托管的直徑小于管徑的1/50。2024/5/77

a）管口截面：

嚴(yán)格垂直于流體的流動(dòng)方向；b）測(cè)量點(diǎn)選擇：在穩(wěn)定流動(dòng)段（直管段），且前后直管各50d

,至少8-12d；

c）畢托管直徑：外徑不超過(guò)管徑的1/50；

d）測(cè)量氣體時(shí)：壓力變化不超過(guò)15%；要求氣體流速>5m/s；

e）壓差較小時(shí)：可配合微差壓差計(jì)使用。5、適用條件

大直徑管路；流體含固體雜質(zhì)時(shí)不宜采用。4、安裝2024/5/786、畢托管的優(yōu)點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；

使用方便；

流體的機(jī)械能損失很少。7、畢托管的局限性：

測(cè)速管只能得到流場(chǎng)中某點(diǎn)的速度；

測(cè)壓孔易堵塞。2024/5/79二、孔板流量計(jì)1、孔板流量計(jì)的結(jié)構(gòu)R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2

孔板流量計(jì)2024/5/7102、孔板流量計(jì)的工作原理流體流到孔口時(shí)，流股截面收縮，通過(guò)孔口后，流股還繼續(xù)收縮，到一定距離（約等于管徑的1/3至2/3倍）達(dá)到最小，然后才轉(zhuǎn)而逐漸擴(kuò)大到充滿整個(gè)管截面，流股截面最小處，速度最大，而相應(yīng)的靜壓強(qiáng)最低，稱為縮脈。因此，當(dāng)流體以一定的流量流經(jīng)小孔時(shí)，就產(chǎn)生一定的壓強(qiáng)差，流量越大，所產(chǎn)生的壓強(qiáng)差越大。因此，利用測(cè)量壓強(qiáng)差的方法就可測(cè)量流體流量。

在1-1’和0-0’間列柏努利方程，先略去阻力損失

2024/5/711CD：排出系數(shù)。取決于截面比A0/A1,管內(nèi)雷諾數(shù)Re1,孔口的形狀及加工精度等?？紤]到流體在孔板流動(dòng)時(shí)會(huì)有阻力損失，加一校正系數(shù)CD2024/5/712

用孔板前后壓強(qiáng)的變化就可以計(jì)算孔板小孔流速u0

U型管壓差計(jì)讀數(shù)為R，指示液的密度為ρA

C0——孔流系數(shù)，C0=f(A0/A1,Re1)

2024/5/7132024/5/714

當(dāng)Re1超過(guò)某界限值時(shí)，C0不再隨Re1而變，即C0=const，此時(shí)流量就與壓差計(jì)讀數(shù)的平方根成正比，因此，在孔板的設(shè)計(jì)和使用中，希望Re1大于界限值。3、孔板流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，安裝方便

缺點(diǎn)：流體通過(guò)孔板流量計(jì)的阻力損失很大孔板的縮口愈小，孔口速度愈大，阻力損失愈大。所以，選擇合適的孔板流量計(jì)A0/A1的值，是設(shè)計(jì)該流量計(jì)的核心問(wèn)題。2024/5/715三、文丘里流量計(jì)管道中的流量為

優(yōu)點(diǎn)：阻力損失小，大多數(shù)用于低壓氣體輸送中的測(cè)量

缺點(diǎn)：加工精度要求較高，造價(jià)較高，并且在安裝時(shí)流量計(jì)本身占據(jù)較長(zhǎng)的管長(zhǎng)位置。2024/5/716四、轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的結(jié)構(gòu)及工作原理

2、流量公式

假設(shè)在一定的流量條件下，轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)，截面2-2’和截面1-1’的靜壓強(qiáng)分別為p2和p1,若忽略轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的切向力先不考慮阻力損失，在1-1及2-2間列伯努利方程2024/5/717因?yàn)锳1·u1=A2·u2考慮阻力損失以后，需要對(duì)u2進(jìn)行校正2024/5/7183、流量計(jì)的校正

1)刻度標(biāo)準(zhǔn)(廠家)：液體20℃、水；氣體20℃、101325Pa的空氣。2)條件變化時(shí)，需要校正：

a)當(dāng)流體的密度發(fā)生變化時(shí)，

當(dāng)Re>104時(shí)，所以，由刻度就可以直接觸讀出流量2024/5/719b)當(dāng)轉(zhuǎn)子的密度也發(fā)生變化時(shí)，

1)優(yōu)點(diǎn)

阻力損失小，測(cè)量范圍寬，流量計(jì)前后不需穩(wěn)定管段。4、轉(zhuǎn)子流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)2)缺點(diǎn)

不耐高壓(小于0.5MPa)，管道直徑有限(小于50mm)。2024/5/7206、使用

1)用于清潔或腐