第六節(jié)流體測(cè)量

第六節(jié)流體測(cè)量第1頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1測(cè)速管（皮托管）測(cè)定管中流體的點(diǎn)速度兩根同心套管。內(nèi)管前端敞開(kāi)，外管前端封死，前端外壁壁面開(kāi)有若干測(cè)壓小孔內(nèi)外管末端分別與液柱壓差計(jì)的一個(gè)接口相連測(cè)量時(shí)將測(cè)速管內(nèi)管口正對(duì)管中流體流動(dòng)方向，固定在管路中一、結(jié)構(gòu)第2頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1測(cè)速管（皮托管）二、原理內(nèi)管A處外管B處點(diǎn)速度：第3頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三即討論：(1)測(cè)量流體的點(diǎn)速度，可測(cè)速度分布曲線；(2)流量的求?。?/p>

由速度分布曲線積分

測(cè)管中心最大流速，由關(guān)系圖1-38查求平均流速，再計(jì)算流量。1測(cè)速管（皮托管）第4頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、安裝（1）安裝時(shí)，必須保證安裝點(diǎn)位于充分發(fā)展流段，（必須保證測(cè)量點(diǎn)位于均勻流段），上、下游各有50d以上的直管段作為穩(wěn)定段；（2）測(cè)速管管口截面嚴(yán)格垂直于流動(dòng)方向；（3）測(cè)速管尺寸不可過(guò)大，一般測(cè)速管直徑不應(yīng)超過(guò)管道直徑的1/50。（4）測(cè)氣體時(shí)，》，1測(cè)速管（皮托管）四.測(cè)速管的優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、阻力小、使用方便，尤其適用于測(cè)量氣體管道內(nèi)的流速。不能直接測(cè)出平均流速，且壓差計(jì)讀數(shù)小，常須放大才能讀得準(zhǔn)確。第5頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2孔板流量計(jì)

一、結(jié)構(gòu)與原理

第6頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在1-1′截面和2-2′截面間列柏努利方程：

變形得

二、流量方程問(wèn)題：（1）實(shí)際有能量損失；

（2）縮脈處A2未知。2孔板流量計(jì)

第7頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三解決方法：用孔口速度u0替代縮脈處速度u2，引入校正系數(shù)CD:由連續(xù)性方程令

2孔板流量計(jì)

第8頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三體積流量質(zhì)量流量則C0——流量系數(shù)（孔流系數(shù)）A0——孔面積。2孔板流量計(jì)

第9頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三討論：（1）特點(diǎn)：不變，流量大小由流體通過(guò)收縮口的壓力降來(lái)表示。

恒截面、變壓頭——變壓頭流量計(jì)（2）流量系數(shù)C0對(duì)于取壓方式、結(jié)構(gòu)尺寸、加工狀況均已規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)孔板

Re是以管道的內(nèi)徑d1計(jì)算的雷諾數(shù)2孔板流量計(jì)

第10頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三當(dāng)Re>Re臨界時(shí)，(3)測(cè)量范圍，常數(shù)，一方面，流量的少許變化，會(huì)導(dǎo)致R較大變化，這使孔板流量計(jì)具有較大的靈敏度和準(zhǔn)確度。另一方面，允許測(cè)量范圍縮小了，孔板流量計(jì)的測(cè)量范圍受U形壓差計(jì)量程決定。不適合測(cè)量流量范圍太寬的場(chǎng)合。Re臨界值2孔板流量計(jì)

當(dāng)C0為常數(shù)，一般C0=0.6~0.7第11頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）安裝在穩(wěn)定流段，上、下游各有一段直管段作為穩(wěn)定段，上游l>10d，下游l>5d；（2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造與安裝方便；（3）能量損失較大，永久壓降。三、安裝及優(yōu)缺點(diǎn)≈0.8讀數(shù)R是以機(jī)械能損耗為代價(jià)取得的，孔口面積越小，孔口流速u(mài)o越大,讀數(shù)R越大，機(jī)械能損耗越大。選擇孔板流量計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題：要小，滿(mǎn)足R讀數(shù)方便（R不能太小），同時(shí)不能過(guò)小，否則

過(guò)大第12頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三3文丘里流量計(jì)

屬變壓頭流量計(jì)；能量損失小，造價(jià)高。一、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)CV——流量系數(shù)（0.98～0.99）A0——喉管處截面積二、流量方程式≈0.1第13頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三4轉(zhuǎn)子流量計(jì)

一、結(jié)構(gòu)與原理從轉(zhuǎn)子的懸浮高度直接讀取流量二、流量方程轉(zhuǎn)子受力平衡：凈重力＝重力-浮力第14頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三在1-1′和0-0′截面間列柏努利方程

0′1′10流體的浮力

動(dòng)能差

4轉(zhuǎn)子流量計(jì)第15頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三由連續(xù)性方程

CR——轉(zhuǎn)子流量系數(shù)

體積流量4轉(zhuǎn)子流量計(jì)第16頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（1）特點(diǎn)：

恒壓差、恒阻力、恒流速、變截面（2）刻度換算標(biāo)定流體：20℃水（＝1000kg/m3）20℃、101.3kPa下空氣（＝1.2kg/m3）CR相同,同刻度時(shí)1——標(biāo)定流體2——被測(cè)流體對(duì)氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)4轉(zhuǎn)子流量計(jì)第17頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三三、安裝及優(yōu)缺點(diǎn)

（1）永遠(yuǎn)垂直安裝，且下進(jìn)、上出，安裝支路，以便于檢修。（2）讀數(shù)方便，流動(dòng)阻力很小，測(cè)量范圍寬，測(cè)量精度較高，流量計(jì)前后無(wú)須保留穩(wěn)定段；（3）玻璃管不能經(jīng)受高溫和高壓，在安裝使用過(guò)程中玻璃容易破碎。4轉(zhuǎn)子流量計(jì)第18頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三管路阻力對(duì)管內(nèi)流動(dòng)的影響一、簡(jiǎn)單管路

對(duì)只有單一管線的簡(jiǎn)單管路，如下圖所示。設(shè)各管段的管徑相同，高位槽內(nèi)液面維持恒定，液體作穩(wěn)定流動(dòng).此管路的阻力損失由三部分組成：hf1-A、hfA-B、hfB-2，其中hfA-B是閥門(mén)的局部阻力。設(shè)初始閥門(mén)全開(kāi)，各點(diǎn)的壓強(qiáng)分別為

p1、pA、pB及p2，A、B、2各點(diǎn)位高相等，即ZA=ZB=Z2，又因管徑相同，各管段內(nèi)的流速u(mài)也相等。

現(xiàn)將閥門(mén)由全開(kāi)轉(zhuǎn)為半開(kāi)，上述各處的流動(dòng)參數(shù)將發(fā)生如下的變化：

第19頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三閥門(mén)關(guān)小，閥門(mén)的阻力系數(shù)ξ增大，hfA-B增大，管內(nèi)各處的流速u(mài)隨之減小。

考察管段1--A之間，流速u(mài)降低，使直管阻力hf1-A變小，因A點(diǎn)高度未變，從柏努利方程可知壓強(qiáng)pA會(huì)升高。

考察管段B--2之間，流速降低使hfB-2變小，同理，pB會(huì)降低。

由此可引出如下結(jié)論：

（1）任何局部阻力系數(shù)的增加將使管內(nèi)各處的流速下降；

（2）下游阻力增大將使上游壓強(qiáng)上升；

（3）上游阻力增大將使下游壓強(qiáng)下降。

管路阻力對(duì)管內(nèi)流動(dòng)的影響第20頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三二、分支管路考察流體由一條總管分流至兩支管的分支管路的情況，在閥門(mén)全開(kāi)時(shí)各處的流動(dòng)參數(shù)如上圖所示。

現(xiàn)將某一支管的閥門(mén)（例如閥A）關(guān)小，ξA增大，則

1．在截面0--0與2--2之間，hf0-2增大，u2下降，

Z0不變，而p0上升；

2、在截面0--0與3--3之間，p0的上升使u3增加；

3、在截面1--1與0--0之間，由于p0的上升使u0下降。

由此可知，關(guān)小某支管閥門(mén)，使該支管流量下降，與之平行的其它支管內(nèi)流量則上升，但總的流量還是減少了。

管路阻力對(duì)管內(nèi)流動(dòng)的影響第21頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三上述為一般情況，但須注意下列兩種極端情況：

（1）總管阻力可以忽略，以支管阻力為主：

此時(shí)u0很小，故hf1-0約等于零，（p1+ρgZ1）約等于（p0+ρgZ0），即p0接近為一常數(shù)，關(guān)小閥A僅使該支管的流量發(fā)生變化，而對(duì)支管B的流量幾乎沒(méi)有影響。顯然，城市供水、煤氣管線的鋪設(shè)應(yīng)盡可能屬于這種情況。

（2）總管阻力為主，支管阻力可以忽略：

此時(shí)p0與p2、p3相近，總管中的總流量將不因支管情況而變。閥A的啟閉不影響總流量?jī)H改變了各支管間的流量分配。顯然，這是城市供水管路不希望出現(xiàn)的情況。管路阻力對(duì)管內(nèi)流動(dòng)的影響第22頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三1.水在管內(nèi)流動(dòng)，保持雷諾數(shù)不變，溫度升高，質(zhì)量流速

。2.等徑直管內(nèi)充滿(mǎn)了水，Pa＝300Kpa，Pb＝260Kpa（表壓），大氣壓101Kpa，

水密度1000Kg/m3,兩截面高度差5m，則水()

A由a向b流

B由b向a流

C靜止

D不能確定aabbA20B4C8D103.某穩(wěn)定操作的分支管路，B點(diǎn)壓頭27m，C點(diǎn)壓頭19m，支路AC壓頭損失12m，BC支路AB壓頭損失為（）m。A第23頁(yè)，共25頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（17分）水平供水管路，內(nèi)徑100mm，總長(zhǎng)l(包括所有局部阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度，下同)，兩端安裝U型管壓差計(jì)，讀數(shù)R=250mm，指示液密度13600kg/m3，水密度1000kg/m3，求：(1)供水管路的總壓頭損失。(

3.15mH2O

)(2)