流体流动第七节流量的测定.ppt

第七节 流量的测量,物位测量仪表直读式、浮力式 差压式（远距离测量、近距离测量）,压力测量仪表液柱式（U形压差计） 弹簧管式（实验室用的压力表、真空表） 膜片式,流量测量仪表速度式（水表、电表） 容积式（湿式气体流量计） 差压式、截面式,测速管(皮托管) （1）结构 系由两根弯成直角 的同心套管组成，内管 壁无孔，套管端部环隙 封闭，外管靠近端点的 壁面处沿圆周开有若干 测压小孔。,（2）测速原理 压强为P1的流体以局部流 速 流向测速管的前端，因内 管已充满被测流体，故流体到 达管口A处即被挡住，速度降 为零，即： 从外管B处和1处之间，得,1,（3）用途 测速管是测量管截面上的某一点的速度，而不是管截面上的平均流速。 可以测出管截面上流体的速度分布。,若压差是用u形压差计来测量的，得,用测速管置于管道的中心线，测出流体的最大流速。如何求出平均速度？,（4）安装 必须保证测量点位于均匀流段。要求测量点的上、下游最好各有50d（d为管径）以上的直管距离，至少也应在8d-12d 以上。 必须保证管口截面严格垂直于流动方向。否则，任何偏离都将造成负的偏差。 测速管直径d0应小于管径d 的1/50，尽量减少能量损失。,（5）特点 变压差 阻力非常小，忽略不计 不会太大，常采用微差压差计 （6）适用范围 适用于测量大直径管路中清洁气体的流速,孔板流量计 （1）结构 是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流 量测量。其节流元件为孔板，即 中央开有圆孔的金属板，将孔板 垂直安装在管路 中，以一定的取 压方式测取孔板 前后两端的压差。,（2）测量原理 定性分析,3,（a）流速分析： 1-1截面：u1（面积为A1） 2-2截面：u2 u1 (缩脉处面积为A2,u2最大) 3-3截面：u3 = u1 （面积为A1 ） （b）压力变化： 1-1截面：p1 2-2截面：p2 p1 (缩脉，p2最小) 3-3截面：p3 p1 (随A0/A1的减小而使p1-p3增大) 如果能够在孔板前后的压力差p=p1-p2 与流量建 立对应关系的话，就可以测量流量了。,定量计算 在1-1截面和2-2截面间列BE，若暂时不计能量损 失，有 或 能量损失可以忽略不计吗？ 由于缩脉位置不定，面积A2不知道 未计算两截面之间的能量损失 怎么解决？ 引入一个校正系数C，同时，由于A0已知，用u0代替 u2。,因,令 孔面积与管截 面积的比值,若,A0 减小，u0 增大，R 增大,若,则,式中的C0称为孔板的流量系数, 标准孔板流量计,Rec,Co = 0.6-0.7,讨论： （1）若C0一定， 。 那么孔板流量计的测量范围 （2）若qV一定，设计（选择）孔板流量计 假设C0，再选择d0，m,保证C0为定值(ReRed) 兼顾能量损失，不要太大。,（3）主要优缺点 优点：构造简单、制造和安装都很方便 缺点：能量损失大,（4）安装 孔板流量计安装时，在上游和下游必须分别有一段内径不变的直管作为稳定段，通常要求上游直管长度为15d-40d，下游为5d 的直管距离。 （5）特点 变压差（ ），恒截面（ ）,（6）文丘里（Venturi）流量计,属差压式流量计； 能量损失小，造价高。,转子流量计 （1）结构 是由一段上粗下细的锥形玻璃管（锥角为4左右）和管内一个密度大于被测流体的固体转子所构成。 流体自玻璃管底部流入，经过转子和管壁之间的环隙，再从顶部流出。,（2）测量原理 定性分析 锥形玻璃管的内截面积A1,转子的最大截面积Af。 流体以u 流入，由A1减小到A=A1-Af，u 增大，转 子上端面的p0 降低。在转子上、下端面形成压力 差，转子被浮起，因环隙面积A=A1-Af自下而上逐 渐增大，压力差p1-p0降低，压力差等于重力时， 从转子的悬浮高度直接读取流量数值。 流量与转子的悬浮高度之间的关系？,定量计算 （a）转子的受力平衡,（b）能量衡算 在1-1和0-0截面间列BE：,整理得,转子所受的浮力,两截面的动能差,两式联立得,根据连续性方程，,整理得,考虑转子的形状和能量损失的影响，引入适当的校正系数Cr：,思考： 转子流量计看成一个孔口A0为逐渐变化的，转子上、下方的压力差相当于孔板流量计的孔板前后的压力差的流量测量设备。,通常，当流体通过环隙时的雷诺数达到一定数值后，对于一定的转子和流体 Cr=const,（3）特点 恒压差 变截面（变环隙截面）A0 恒环隙流速u0 恒转子截面积Af,（4）测量范围 流体：20C的水进行标定（液体） 20C，760mmHg的空气进行标定（气体） 液体转子流量计： 气体转子流量计：,（5）主要优缺点 优点：读取数据方便，流动阻力小 测量精度较高，