化工原理第一章（流速和流量的测量）2008

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1、第六节流量的测量一、测速管二、孔板流量计三、文丘里流量计四、转子流量计五、涡轮流量计第一章流体流动2021/9/7流量计的两种类型1、变压头流量计【特点】将流体的动压头的变化以静压头的变化的形式表示出来。读数指示由压强差换算而来。【例如】测速管、孔板流量计和文丘里流量计。【说明】除测速管测定管截面上的点速度外，其余均测得平均速度。第六节流量的测量2021/9/72、变截面流量计【特点】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。【例如】转子流量计。【说明】变截面流量计可直接测得流体的体积流量。2021/9/7一、测速管1、测

2、速管的结构①测速管又称皮托（Pitot）管，是由两根弯成直角的同心套管组成；②内管管口敞开；③外管的管口封闭；④外管前端壁面四周开有若干测压小孔。2021/9/7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。2021/9/7毕托管实物图2021/9/7毕托管实物图2021/9/72测速管工作原理对于某水平管路，测速管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，外管测压孔测得为静压头。2021/9/73、测速管的计算公式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

3、孔测得为静压头：2021/9/7内外管之压强差为：测速管管口处的点速度为：——测速管测定管内流体的点速度的基本公式【结论】可通过测量内、外管的压力差计算管内流体的点速度。2021/9/7若使用U形管压差计，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）2021/9/74、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。（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

4、平均速度，进而计算出流量，此法较常用。2021/9/7u/umax～Remax(Re)关系图2021/9/75、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，至少应有8~12倍直径长的直管段。2021/9/7（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

5、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。2021/9/7二、孔板流量计1、孔板流量计的结构（1）节流元件为孔板——中央开有圆孔的金属板。垂直安装在管道中；（2）孔板前后两端引出两个测压口，分别与压差计相连。金属孔板压差计2021/9/7孔板流量计实物图2021/9/7孔板流量计实物图2021/9/72021/9/7流束扩大缩脉流束收缩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

6、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。qV＝f(Δp)2孔板流量计的工作原理2021/9/7其中——流量系数或孔流系数——孔板流量计基本方程式3、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。结果如下：【说明】u0为流体经过孔板的流速。2021/9/7将U形压差计公式代入式中，得：根据u0即可计算流体的体积流量：质量流量：4、流量的计算2021/9/75、孔流系数的确定通过实验发现，C0的影响因素有：（1）管道流动的雷诺数Re；（2）孔面积与管道面积比A0/A1；（3）孔板的取压方式；（4）孔板的加工精度；（5）管壁粗糙度等。2021

7、/9/7对于按标准规格及精度制作的孔板，用角接取压法安装在光滑管路中的标准孔板流量计，实验测得的C0与Re、A0/A1的关系曲线如图1－40所示。对于取压方式、结构尺寸、加工状况均已规定的标准孔板，流量系数C0可以表示为：式中Re是以管道的内径d1计算的雷诺数，即：2021/9/7从图中可以看出，对于A0/A1相同的标准孔板，C0只是Re的函数，并随Re的增大而减小。当增大到一定界限值之后，C0不再随Re变化，成为一个仅