流量的量测.doc

流量的量测1直接量测法 体积法测流量在某个固定的时段内，将流经管道或渠槽的水引入体积经过率定的容器中，用时段终了与起始时刻相应的水量净体积差除以时段，即可得到单位时间的流量Q，即：流量Q的单位为 cm3s、ls、m3s或m3h等。这种方法概念清楚、精度较高。当流量较小时这种方法简单易行，但流量较大时则很难测准。2明槽流量的间接量测法对于恒定流动，可通过量测水位、压差及流速等来确定流量。这方面的专用仪器与方法很多，适用于量测明渠、河道与管洞的流量。 量水堰测流将量水堰板装置于水槽(或水箱)中，使水流发生收缩，并在其上游形成壅水现象，量测堰板上游某处的水深H，利用该堰上水深(或水头)与过堰流量Q之间的特定关系来求得流量。量水堰的形式有许多种，薄壁堰适用于小流量并有较高的精度，多用于实验室、灌溉渠道和钻井等处测定流量。河道或实际工程中也常采用宽顶堰和实用剖面堰来量测较大流量。三者原理基本相同，现主要介绍薄壁堰。薄壁堰有多种过流断面形式，如图1所示，其过流纵剖面如图2所示。薄壁堰有多种过流断面形式，如图1所示，其过流纵剖面如图2所示。 薄壁堰有多种过流断面形式，如图1所示，其过流纵剖面如图2所示。 (1)矩形薄壁量水堰(或称全宽堰)如图1(a)所示，堰板过流宽度b与堰箱同宽。其流量公式为：式中H为堰上水头；m0为薄壁堰流量系数，需通过率定实验来确定，不过，现已有不少经验公式可供选用，但选用经验公式时，要注意其适用条件与精度。例如雷伯克(TRehbock)公式为：式中P为堰板高度，P与H的单位均以m计。该式适用于 H0.025m，HP2， P0.3m的情况。上述堰板尺寸之所以必须符合要求，主要是为了减少表面张力、粘滞力与行近流速的影响。堰板的厚度、堰顶锐缘形状及加工工艺也应按要求制作。堰板应与来流方向垂直安装，也应与堰箱底部垂直，否则将影响流量系数的精度。溢流水舌下通气必需充分，以免产生负压贴流等不稳定流态。量测堰上水头的测针应安装在堰板上游5H以远处。堰板锐缘顶部的测针零点应使用专门仪器(如零点读数仪)来进行测定，否则表面张力的影响将使H的测值精度降低。(2)三角形薄薄壁堰它是利用不同夹角缺口来量测较小流量的，如图1(c)所示。夹角较小时，与矩形堰相比，在同样流量下其相应堰顶水头H值可大些，故可提高量测精度。其流量公式为：对于直角形(90o)三角形堰，上式可写成：式中C为直角形三角堰的系数，根据实验(H0.05-0.25m)，m0=0.396，可得 C1.4；式中H的单位以m计；Q的单位为m3s。适用于堰高P2H，堰箱宽B(3-4)H范围。当Q0.1m3s时，具有足够高的精度。由于堰高P，堰宽B和水头H的不同，C值有不同的数值，如日本沼知黑川渊泽的经验公式为：此式适用范围是 P0.1-0.75m，B=0.5-1.2m，H=0.07-0.26m(HB3)，流量检算的综合误差为1.4。3有压管道流量的间接量测 文透里管(Venturi Meter)流量计文透里管流量计是十九世纪末由G.B.Venturi提出而运用至今的一种精确量测流量的仪器，它由收缩段、喉道与扩散段三部分组成。安装在需要测定流量的管道上，如图3所示。在收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2处设测压孔，并连接压差计。 若暂不考虑能量损失，对1-1、2-2两断面可写能量方程如下：令，有有实验可测得该值是水流单位势能的减少量，也正是水流的单位动能的增加量。如果管道断面为圆形，进口断面直径为d1，喉道断面直径为d2，由连续方程可得则通过喉道时的水流单位动能的增加值为即理想情况下文透里管中的流量：其中，当已知d1及d2时，K为定值。由于在实际的水流流动中存在着能量损失，因此管道中通过的实际流量，引入一个系数为文透里管的流量系数，由实验得到。随水流的雷诺数Re及d2/d1而变化。在使用文透里管时应事先对值加以率定。但在雷诺数Re较大时（Re2105），值接近于常数。标准文透里管常使d2/d1=0.5，其扩散段的角度a2不宜太大，一般以5o7o为宜；通常用铜来制作，以免生锈。文透里管应严格按照图纸加工，以便获得正确的值，一般情况下其测流精度为1左右。在安装时，文透里管上游10倍管径、下游6倍管径的距离以内均不得装有其他管件，以免水流与边界脱离产生漩涡而影响其流量系数。由于文透里管具有能量损失较小，对水流干扰较少和使用方便等优点，故在生产上及实验室中得到广泛采用。它的缺点是测流范围较小，管内壁面加工精度要求较高。 孔板流量计 管中孔板的测流原理如图4所示，其构造更为简单，计算公式与文透里管相同。由于孔板水流收缩急剧、紊动混掺加强，能量损失较大，故孔板的流量系数较小，同样事