[工学]已阅5-化工基础第一章流速和流量的测量

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1、1.7流量的测量1.7.1测速管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1.7.5涡轮流量计第一章流体的流动及输送2021/7/26流量计的两种类型1、变压头流量计将流体的动压头的变化以静压头的变化的形式表示出来。一般，读数指示由压强差换算而来。如：测速管、孔板流量计和文丘里流量计除测速管测定管截面上的点速度外，其余均测得平均速度。1.7流速和流量的测量2021/7/262、变截面流量计流体通过流量计时的压力降是固定的，流体流量变化时流道的截面积发生变化，以保持不同流速下通过流量计的压强降相同。如

2、：转子流量计变截面流量计可直接测得流体的体积流量。2021/7/261.7.1测速管1、测速管的结构测速管又称皮托（Pitot）管，是由两根弯成直角的同心套管组成，内管管口正对着管道中流体流动方向，外管的管口是封闭的，在外管前端壁面四周开有若干测压小孔。为了减小误差，测速管的前端经常做成半球形以减少涡流。测速管的内管与外管分别与U形压差计（由于压差较小，常用微差压差计）相连。2021/7/262021/7/262021/7/262021/7/26测速管工作原理2021/7/262、测速管的工作原理对于某水平管路，测速管

3、的内管处测得的是管口所在位置的局部流体动压头与静压头之和，称为冲压头（能）。外管测压孔测得为静压头：2021/7/26故内外管之压强差为：则测速管管口处的局部速度为：——测速管测定管内流体的点速度的基本公式2021/7/26若U形压差计，所测流体的密度为ρ，U型管压差计内充有密度为ρ0的指示液，读数为R。实际使用时c=0.98~1.00（校正系数）2021/7/263、平均流速与流量的确定（1）测速管实际测得的是流体在管截面某处的点速度，因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。若要获得流量，可对速度分布曲线进行积分

4、。（2）利用皮托管测量管中心的最大流速，利用关系曲线（图1－38）查取最大速度与平均速度的关系，求出截面的平均速度，进而计算出流量，此法较常用。2021/7/26u/umax～Remax(Re)关系图2021/7/264、使用皮托管的注意事项（1）测速管所测的速度是管路内某一点的线速度，它可以用于测定流道截面的速度分布。（2）一般使用测速管测定管中心的速度，然后可根据截面上速度分布规律换算平均速度。（3）测速管应放置于流体均匀流段，且其管口截面严格垂直于流动方向，一般测量点的上，下游最好均有50倍直径长的直管距离，至少

5、应有8~12倍直径长的直管段。2021/7/26（4）测速管安装于管路中，装置头部和垂直引出部分都将对管道内流体的流动产生影响，从而造成测量误差。因此，除选好测点位置，尽量减少对流动的干扰外，一般应选取皮托管的直径小于管径的1/50。（5）测速管对流体的阻力较小，适用于测量大直径管道中清洁气体的流速，若流体中含有固体杂质时，易将测压孔堵塞，故不宜采用。（6）测速管的压差读数教小，常常需要放大或配微压计。2021/7/261.7.2孔板流量计1、孔板流量计的结构孔板流量计属于差压式流量计，是利用流体流经节流元件产生的压力

6、差来实现流量测量的。孔板流量计的节流元件为孔板，即中央开有圆孔的金属板。将孔板垂直安装在管道中，以一定取压方式测取孔板前后两端的压差，并与压差计相连，即构成孔板流量计。2021/7/262021/7/262、孔板流量计的工作原理流体在管道截面1-1′前，以一定的流速u1流动，因后面有节流元件，当到达截面1-1′后流束开始收缩，流速即增加。由于惯性的作用，流束的最小截面并不在孔口处，而是经过孔板后仍继续收缩，到截面2-2′达到最小，流速u2达到最大。流束截面最小处称为缩脉。随后流束又逐渐扩大，直至截面3-3′处，又恢复到

7、原有管截面，流速也降低到原来的数值。2021/7/262021/7/26流体在缩脉处，流速最高，即动能最大，而相应压力就最低，因此当流体以一定流量流经小孔时，在孔板前后就产生一定的压力差ΔP＝P1－P2。流量愈大，ΔP也就愈大，所以利用测量压差的方法就可以测量流量。即：qV＝f(Δp)2021/7/263、孔板流量计的流量方程孔板流量计的流量与压差的关系，可由连续性方程和柏努利方程推导。在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂时不计能量损失，有：变形得：或2021/7/26所以引入一校正系数C来校正上述各因素的影

8、响，则上式变为：①由于上式未考虑能量损失，实际上流体流经孔板的能量损失不能忽略不计；③另外，缩脉位置不定，A2未知，但孔口面积A0已知，为便于使用可用孔口速度u0替代缩脉处速度u2；②同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上；对前式的校正：2021/7/26根据连续性方程，对于不可压缩性流体得：将上式代入式后，整理得：