试论流速与流量的测定.ppt

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1、1.7流速和流量的测定1.7.1毕托管1.7.2孔板流量计1.7.3文丘里流量计1.7.4转子流量计流速和流量的测定化工中流量测定的方法很多，原理各不相同。常见的流量计有涡轮流量计、毕托管、孔板流量计，文丘里流量计和转子流量计。本节以流体运动的守恒原理为基础的三种测定装置的工作原理。毕托管的测速原理毕托管又称测速管，如图所示。考察从图中A点到B点的流线，由于B点的速度为零，B点的总势能等于A点的势能与动能之和。B点称为驻点，利用驻点B与A点的势能差可以测得管中的流速。在A、B两点间列机械能衡算式1.7.1毕托管毕托管的测速原理-能量衡算测速管安

2、装在管路中，A、B两点在同一水平内，于是1.7.1毕托管测速管测量的是点速度，可以测出截面的速度分布，进行积分，计算平均速度。应用时测出管内最大流速，查图，求出管内的平均流速。毕托管的安装实际毕托管为右图的形式。安装有以于要求。（1）保证测量点位于均匀流段。测量点的上、下游有50d以上的直管长度，至少有（8～10）d。（2）保证毕托管口截面严格垂直于流动方向，任何偏离降低实际流速。（3）毕托管直径d0小于管径d的1/50。1.7.1毕托管解：50℃空气的密度为ρ=1.14kg/m3空气流经直径为300mm的管道，管中心放置毕托管测量其流量。已知

3、压差计读数R为15mm（指示液为水），测得点表压为4kPa，试计算管道中空气的质量流量。例1–11Remax=dumaxρ/μ=0.3×1.01×1.14/1.96×10-3=2.8×105查得u/umax为0.82则u=0.82×16.1=13.2m/s质量流量为qm=πd2uρ/4=0.785×0.32×13.2×1.14=1.06kg/s1、孔板流量计结构1.7.2孔板流量计2、测量原理原理：流体通过孔口时，由于流道截面积突然缩小，流速增大，使流体动能增加，静压能减小。在孔板前后产生压强差，根据U形压强计测出压差，求出管道中流体的流量。缩

4、脉：由于流体流动的惯性，流动截面的收缩影响会波及到孔板上、下游地区，流体流过孔板以后还会继续收缩，直到孔板下游某处，这里流道截面最小，称为缩脉。缩脉离孔口的距离与流体的流动的Re有关，还和孔与管道截面积的比值有关。1.7.2孔板流量计3、孔板流量计流量的计算式推导工作原理可用能量衡算方程推导。取上游流体截面尚未收缩处为1-1´，缩脉处为2-2´截面，在两截面间列柏努利方程，不考虑能量损失，则有：1.7.2孔板流量计（水平管道）可得根据流体连续性方程：u1A1=u2A2，代入式得：1.7.2孔板流量计考虑流体通过孔板时的能量损失，缩脉处A2和u2

5、难以确定，孔口的截面积A0已知，以A0代替A2，以孔口处的压强p0和流速u0代替p2和u2，则上式为：C1-校正系数实际连接U形管压强计两测压孔不在1-1′截面和孔口处，而是紧靠孔板前后的位置上。U形管压强计测出的压强差不是(p1-p0)，而是紧靠孔板前后的压强差，以(pa-pb)表示。这样引入一校正系数C2，上式即为：1.7.2孔板流量计A0、A1、C1、C2是常数根据u0即可计算流体的流量：C0称为流量系数。C0与面积比、阻力损失、孔口形态、测压方式、加工光洁度、孔板厚度、管壁粗糙度和雷诺准数Re有关。只有在C0确定的情况下，才能计算出实际

6、的流量。若用U形压强计测定孔板前后的压差，压强计的读数为ΔR，则，pa-pb=gR(ρi-ρ)，代入得1.7.2孔板流量计4、流量系数C0C0的数值通过实验测得。对于测压方式、加工状况、结构尺寸等已定的标准孔板，C0是雷诺数Re与面积比m的函数。实验测得的C0见图。当Re增大到一定值后，C0不再随Re而变化。实际测量流量时，Re就应在这一范围。流量系数C0的范围一般在0.6～0.7之间。1.7.2孔板流量计5、孔板流量计的特点结构简单，制造容易，安装方便，得到广泛的使用。不足之处在于局部阻力较大，孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损，因此要定期进行校正

7、，同时流量较小时难以测定。为恒截面变压差流量计。1.7.2孔板流量计6、孔板流量计的安装和阻力损失孔板流量计安装时，在上游和下游必须分别有(15～40)d和(5～10)d的直管距离。孔板流量计的缺点是阻力损失比较大、不能测量小流量的流体。孔板流量计的阻力损失可以通过下式来计算。1.7.2孔板流量计ζ值一般在0.8左右1.7.3文丘里流量计孔板流量计能耗过多是不合理的。只要改变流道的突然扩大和突然缩小，就可以降低阻力损失。文丘里流量计就是根据这一原理设计。为了避免流量计长度过长，通常采用收缩角大于扩张角。收缩角一般为15º～25º，扩张角一般为5

8、º～7º。文丘里管的流量系数CV约为0.98～0.99。文丘里流量计阻力损失为文丘里流量计流量与测压计读数间的关系为：1.7.3文丘里流量计CV流量系