第6節(jié)流量和流速的測量

第一章

流體流動一、測速管二、孔板流量計三、文丘里流量計四、轉(zhuǎn)子流量計第六節(jié)

流速和流量的測量2024/5/71流量計變壓頭流量計變截面流量計

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

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

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一、測速管

1、測速管（皮托管）的結(jié)構(gòu)AB2024/5/732、測速管的工作原理對于某水平管路，測速管的內(nèi)管A點測得的是管口所在位置的局部流體動壓頭與靜壓頭之和，稱為沖壓頭。B點測得為靜壓頭沖壓頭與靜壓頭之差2024/5/74壓差計的指示數(shù)R代表A，B兩處的壓強之差。若所測流體的密度為ρ，U型管壓差計內(nèi)充有密度為ρ’的指示液，讀數(shù)為R?！獪y速管測定管內(nèi)流體的基本原理和換算公式

實際使用時c=0.98~1.00

2024/5/753、使用皮托管的注意事項1）測速管所測的速度是管路內(nèi)某一點的線速度，它可以用于測定流道截面的速度分布。2）一般使用測速管測定管中心的速度，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）測速管應(yīng)放置于流體均勻流段，且其管口截面嚴格垂直于流動方向，一般測量點的上，下游最好均有50倍直徑長的直管距離，至少應(yīng)有8~12倍直徑長的直管段。4）測速管安裝于管路中，裝置頭部和垂直引出部分都將對管道內(nèi)流體的流動產(chǎn)生影響，從而造成測量誤差。因此，除選好測點位置，盡量減少對流動的干擾外，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：

嚴格垂直于流體的流動方向；b）測量點選擇：在穩(wěn)定流動段（直管段），且前后直管各50d

,至少8-12d；

c）畢托管直徑：外徑不超過管徑的1/50；

d）測量氣體時：壓力變化不超過15%；要求氣體流速>5m/s；

e）壓差較小時：可配合微差壓差計使用。5、適用條件

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

結(jié)構(gòu)簡單；

使用方便；

流體的機械能損失很少。7、畢托管的局限性：

測速管只能得到流場中某點的速度；

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

孔板流量計2024/5/7102、孔板流量計的工作原理流體流到孔口時，流股截面收縮，通過孔口后，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）達到最小，然后才轉(zhuǎn)而逐漸擴大到充滿整個管截面，流股截面最小處，速度最大，而相應(yīng)的靜壓強最低，稱為縮脈。因此，當(dāng)流體以一定的流量流經(jīng)小孔時，就產(chǎn)生一定的壓強差，流量越大，所產(chǎn)生的壓強差越大。因此，利用測量壓強差的方法就可測量流體流量。

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]到流體在孔板流動時會有阻力損失，加一校正系數(shù)CD2024/5/712

用孔板前后壓強的變化就可以計算孔板小孔流速u0

U型管壓差計讀數(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超過某界限值時，C0不再隨Re1而變，即C0=const，此時流量就與壓差計讀數(shù)的平方根成正比，因此，在孔板的設(shè)計和使用中，希望Re1大于界限值。3、孔板流量計的優(yōu)缺點優(yōu)點：構(gòu)造簡單，安裝方便

缺點：流體通過孔板流量計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A0/A1的值，是設(shè)計該流量計的核心問題。2024/5/715三、文丘里流量計管道中的流量為

優(yōu)點：阻力損失小，大多數(shù)用于低壓氣體輸送中的測量

缺點：加工精度要求較高，造價較高，并且在安裝時流量計本身占據(jù)較長的管長位置。2024/5/716四、轉(zhuǎn)子流量計1、轉(zhuǎn)子流量計的結(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因為A1·u1=A2·u2考慮阻力損失以后，需要對u2進行校正2024/5/7183、流量計的校正

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

a)當(dāng)流體的密度發(fā)生變化時，

當(dāng)Re>104時，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，

1)優(yōu)點

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

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