流体实验压力流量测量

1、 以机械能衡算方程为基础的测定方法，应用公式：1.6 流速和流量测定流速和流量测定RugzpWugzpe2222222111222111susu 流体的速度和流量测定是一个重要的测量参数； 测量用的方法和流量计的种类很多。 1.6.1 测速管（毕托管测速管（毕托管 Pitot ） (1) (1) 结构结构 同心套管、压差计 。 RAB实际应用的毕托管示意图(2) 测量原理测量原理 未放测速管时，截面各点均为静压能。 放入测速管后， 外管：开口平行于流向 pB静压能； 内管：开口垂直于流向 pA滞点压力。 滞点压力(冲压能) =静压能+动能22rBAuppABR 毕托管构造原理示意图 CP：校正

2、系数，一般取0.981.00 (实测) 流量计标定：校正流量计的过程。 (3) 使用方法使用方法 ABrpu2因此，gRCuPr)(2使用时需校正：1) 测量点速度 问题：问题：如何测平均流速、流量、速度分布 平均流速：放于管中心处，测出 umax， 层流： 湍流： max5 . 0 uu max8 . 0 uu gR)(2 a）管口截面）管口截面： 严格垂直于流体的流动方向；b）测量点选择）测量点选择： 在稳定流动段（直管段）， 且前后直管各50d , 至少 8-12d； c）毕托管直径）毕托管直径： 外径不超过管径的1/50； d）测量气体时）测量气体时： 压力变化不超过15%； 要求气体

3、流速 5 m/s； e）压差较小时：）压差较小时： 可配合微差压差计使用。3) 适用条件适用条件 大直径管路，流体含固体杂质时不宜采用。2) 安装安装4）毕托管的优点：）毕托管的优点：结构简单；使用方便；流体的机械能损失很少。5）毕托管的局限性：）毕托管的局限性：测速管较多地用于测量气体流场中某点的速度；测压孔易堵塞。1.6.2 孔板流量计孔板流量计 (1) 结构及特点结构及特点 1) 结构结构 孔板孔板：测量元件； 缩脉缩脉：孔板后1/32/3 d 处。 R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2 孔板流量计 压差计两种取压方式：压差计两种取压方式： 缩脉取压缩脉取压：孔板前1d 孔

4、板后0.5d处。 角接取压角接取压：孔板前后，并尽量靠近孔板。 工业上，常用角接取压。 2) 特点：特点：节流式流量计 (恒截面，变压差)(2) 测量原理测量原理在上图所示的1-1、2-2面间列机械能衡算方程：22222211upup若不考虑阻力损失，有：或)(2)(20212122gRppuu考虑阻力损失，并以孔口流速u0代替缩脉处速度u2，则有：)(202120gRCuu又0011uSuS)(200gRCu孔口流速：0101uSSu 1001SSCC 流量系数或孔流系数流量系数或孔流系数式中：),(1010加工取压方式孔流系数：ddRfCepSCgRSCqV2)(20000流量：0.820

5、.800.780.760.740.720.700.680.660.640.620.601041051065550.600.550.450.200.650.700.750.8011Reud孔流系数C010dd流量系数与Re之间的关系65. 060. 010604CRe时，5 . 010dd工业标准孔板：(3) 安装要求安装要求 1) 稳定段长度：上游1540d，下游5d处； 2) 不宜安装在要求阻力很小处(如泵入口)。(4) 主要优缺点主要优缺点优点：优点：结构简单，制造、使用方便，造价低；缺点：缺点：永久阻力损失大（实测压差的75%）。1.6.3 文丘里流量计文丘里流量计(1) (1) 结构及

6、特点结构及特点 1) 结构 喉管喉管2) 特点 节流式流量计 (恒截面，变压差)2122221122Rupupppf%10文丘里管，21211.0ppR因此，1221SSuu 代入：(2) 测量原理测量原理 列1-1及2-2面间的机械能方程式： pSSu) 1 . 01 (2)(1 21222得：1212SSdd，则令：2pu2195.042因此，gRCpCuVV)(222校正：)(22gRSCqVV流量：),(122ddRfCeV流量系数：99. 097. 0105恒定，约为时，VeCR 0.800.840.880.920.961.0103104105106107252525252121 4

7、2200100文丘里流量计流量系数(3) 安装要求安装要求 稳定段长度：上游50d，下游10d。 (4) 主要优缺点主要优缺点 优点：优点：永久阻力损失小(实测压差p1-3的10%)； 缺点：缺点：造价较高，本身尺寸较长。计流速足够大，查设uCRVe22eRu ，校核按计问题：问题：未知流速，如何求Cv ? 试差法(5) 孔板流量计和文丘里流量计孔板流量计和文丘里流量计 1) 只能测平均流速，不能测速度分布； 2) 采用试差法求流量系数Cv 或 C0； 3) 可绘制校正曲线，直接查取压差-流量关系。1.6.4 转子流量计转子流量计 (1)(1) 结构与特点结构与特点 1）结构 锥形体（锥角约4

8、0）； 转子（密度大于流体密度）。 2) 特点： 变截面，恒压差。2222222111upgzupgz列1-1及2-2间的机械能衡算方程：)()(21ppSgVVgVffff(2) 测量原理测量原理 原理原理：转子在流体中受力平衡 对控制体(含转子的圆柱体)作力衡算：z2z121 转子受力分析22121uuSSu玻璃管截面积环隙面积代入：fffSgVSSu)(2)(112122因此，fffRSgVCu)(22校正：转子形式）校正系数：,(eRRfC 98. 0104ReCR时，当Ruugzzpp)(21)(21221221(3) 流量计的校正流量计的校正 1) 刻度标准刻度标准(厂家)：液体

9、20、 水； 气体 20、101325 Pa的空气。fffRVSgVSCq)(22流量：.,10224由刻度直接读流量时，hSqRVe2) 条件变化时，校正方法：条件变化时，校正方法： * 测不同种类流体时，测不同种类流体时， a）校正密度 同一刻度下， b）实验，重新标定刻度-流量曲线(常用方法） * 量程不符时量程不符时， 改变转子f、Vf、Sf)()(AfBBfAVAVBqq即：min, 2max, 2minmaxSSqqVVfffRVsgVsCq)(223) 转子流量计的量程转子流量计的量程变化。时，阻力损失不随流量410eR4) 阻力损失阻力损失(5) 使用使用 1) 用于清洁或腐蚀性流体测量； 2) 玻璃管不耐高温、高压，易碎； 3) 开启时，应缓慢调节流量阀。1) 必须垂直安装（只能测垂直管中流量）；2) 必须保证转子位于管中心； （转子上刻有斜槽）3) 各种流量计在管路中的安装； 为便于检修，各种流量计均应有旁路。(4) 安装安装 1) 优点优点 阻力损失小，测量范围宽， 流量计前后不需稳定管段。(6) 转子流量计的优缺点转子流量计的优缺点2) 缺点缺点 不耐高压 (小于0.5 MPa)， 管道直径有限 (小于50mm)。1.6