(11.13)-第6节 流量和流速的测量

一、测速管二、孔板流量计三、文丘里流量计四、转子流量计第六节

流速和流量的测量流量计变压头流量计变截面流量计

流体流经流量计时压头是变化的，将流体的动压头变化以静压头的形式表示出来，通过压差计测量动压头的变化来反映流量。如：测速管、孔板流量计和文丘里流量计

流体通过流量计时的压力降是固定的，流体流量变化时流道的截面积发生变化，根据截面积变化来反映流速的变化。如：转子流量计

一、测速管

1、测速管（皮托管）的结构AB2、测速管的工作原理

对于某水平管路，测速管的内管A点测得的是管口所在位置的局部流体动压头与静压头之和，称为冲压头。B点测得为静压头冲压头与静压头之差p—测压点处的静压强

A，B两处的压强之差由压差计的示数R反应出来。若所测流体的密度为ρ，U型管压差计内充有密度为ρ’的指示液，读数为R。——测速管测定管内流体的基本原理和换算公式

实际使用时c=0.98~1.00

3、使用皮托管的注意事项

1）测速管所测的速度是管路内某一点的线速度，它可以用于测定流道截面的速度分布。

2）一般使用测速管测定管中心的速度(umax)，然后可根据截面上速度分布规律换算平均速度。u/umaxReRemax1061051041031021070.90.80.70.60.51061051041031021073）测速管应放置于流体均匀流段，且其管口截面严格垂直于流动方向，一般测量点的上，下游最好均有50倍直径长的直管距离，至少应该有8~12倍直径长的直管段。

4）测速管安装于管路中，装置头部和垂直引出部分都将对管道内流体的流动产生影响，从而造成测量误差。因此，除选好测点位置，为尽量减少对流动的干扰，一般应选取皮托管的直径小于管径的1/15。

a）管口截面：

严格垂直于流体的流动方向；b）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：外径不超过管径的1/15；

d）测量气体时：压力变化不超过15%；要求气体流速>5m/s；

e）压差较小时：可配合微差压差计使用。5、适用条件

大直径管路；流体含固体杂质时不宜采用。4、安装6、毕托管的优点：

结构简单；

使用方便；

流体的机械能损失很少。7、毕托管的缺点：

测速管只能得到流场中某点的局部速度；

测压孔易堵塞。二、孔板流量计1、孔板流量计的结构R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2

孔板流量计2、孔板流量计的工作原理流体流到孔口时，流股截面收缩，通过孔口后，流股还继续收缩，到一定距离（约等于管径的1/3至2/3倍）达到最小，然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面，在流股截面最小处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉。因此，当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量越大，所产生的压强差越大。因此，利用测量压强差的方法就可测量流体流量。

在1-1’和0-0’间列柏努利方程，先略去阻力损失

CD：排出系数。取决于截面比A0/A1,管内雷诺数Re1,孔口的形状及加工精度等。考虑到流体在孔板流动时会有阻力损失，加一校正系数CD

用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速u0

U型管压差计读数为R，指示液的密度为ρA

C0——孔流系数，C0=f(A0/A1,Re1)

若以体积流率或质量流率表达，则

当Re1超过某界限值时，C0不再随Re1而变，即C0=常数，此时流量就与压差计读数的平方根成正比，因此，在孔板的设计和使用中，希望Re1大于界限值。3、孔板流量计的优缺点优点：构造简单，安装方便

缺点：流体通过孔板流量计的阻力损失很大

孔板的缩口愈小，孔口速度愈大，阻力损失愈大。所以，选择合适的孔板流量计A0/A1的值，是设计该流量计的核心问题。三、文丘里流量计管道中的流量为

优点：阻力损失小，大多数用于低压气体输送中的测量

缺点：加工精度要求较高，造价较高，并且在安装时流量计本身占据较长的管长位置。四、转子流量计1、转子流量计的结构及工作原理

2、流量公式

假设在一定的流量条件下，转子处于平衡状态，截面2-2’和截面1-1’的静压强分别为p2和p1，若忽略转子旋转的切向力先不考虑阻力损失，在1-1及2-2间列伯努利方程因为A1·u1=A2·u2，即u1=A2/A1·u2考虑阻力损失以后，需要对u2进行校正，引入校正系数C0流量系数CR=f(Re,转子形式)A型转子：Re>104，CR=0.98B型转子：Re>103，CR=0.72C型转子：Re>102，CR=0.55A型转子B型转子C型转子3、流量计的校正

1)刻度标准(厂家)：液体20℃、水；气体20℃、101325Pa的空气2)条件变化时，需要校正：

a)当流体的密度发生变化时，

当Re>104时，所以，由刻度就可以直接读出流量b)当转子的密度也发生变化时，

1)优点

阻力损失小，测量范围宽，流量计前后不需稳定管段。4、转子流量计的优缺点2)缺点

不耐高温、高压(小于0.5MPa)，只能垂直安装，玻璃材质的流量计外壳易碎6、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)为便于检修，流量计应有旁路。5、安装思考题1、转子流量计的刻度是不是从零开始的？2、转子流量计的刻度是不是均匀的？3、单位质量的同种流体以不同的流量通过同一个转子流量计时损失的能量是否是相同的？课后思做11

已知一孔板流量计孔的直径为管路直径的一半，试计算其局部阻力系数？课后思做12用测量空气的转子流量计测量1.5atm下50℃的煤气，流量计的刻度该如何校准？已知煤气的平均分子量为10g/mol。补：认识流量调节阀门

闸阀闸阀的启闭件是闸板，闸板的运动方向与流体方向相垂直，闸阀可以改变流量，但不适合调节流量。其结构对称、无方向性，压力适用范围广，结构较简单，阻力小、通量大，密封性好，适用于较干净且稀薄的气、液介质。球阀球阀的启闭件(球体)由阀杆带动，并绕阀杆的轴线作旋转运动的阀门，主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，其结构对称、无方向性，压力适用范围广，阻力小、通量大，密封性一般，启闭方便，常用于小管径的管道的全开全关，不调节流量。截止阀截止阀，也叫截门，其启闭件是塞形的阀瓣，密封面呈平面或锥面，阀瓣沿阀座的中心线作直线运动。它是使用最广泛的一种阀门，之所以广受欢迎，是由于开闭过程中密封面之间摩擦力小，比较耐用，开启高度不大，制造容易，维修方便，不仅适用于中低压，而且适用于高压。截止阀依靠阀杠压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止介质流通。截止阀只允许介质单向流动，安装时有方向性，一般要做到“低进高出”。隔膜阀隔膜阀是一种特殊形式的截断阀，它的启闭件是一块用软质材料制成的隔膜，把阀体内腔与阀盖内腔及驱动部件隔开。该阀能理想地控制多种工作介质，尤其适合带有化学腐蚀性或悬浮颗粒的介质。隔膜阀的工作温度通常受隔膜和阀体衬里所使用材料的限制，它的工作温度范围大约为-50～175℃。隔膜阀结构简单，只由阀体、隔膜和阀盖组合件三个主要部件构成。常用作全开全关，一般不用于调节流量。柱塞阀柱塞阀是由阀体、阀盖、阀杆、柱塞、孔架、密封环、手轮等零件组成。当手轮旋转，通过阀杆带动柱塞在孔架中间上下运动来完成阀门的开启与关闭。在阀门中柱塞与密封环间采用过盈配合，通过调节压盖中法兰螺栓，使密封环压缩所产生的侧向力与阀体中孔面及柱塞外圆密封，从而保证了阀门的密封性、同时阀门开启力矩小，能实现阀门迅速开启和关闭。柱塞阀可用于低、中压的场合，但其阻力较大、通量较小，密封性好，可以用于浆液的场合，常用作全开全关，不调节流量。蝶阀蝶阀的启闭件是一个圆盘形的蝶板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。其结构简单，阻力较小、通量较大，密封性差，一般用于低压的场合，常用于发生炉、煤气、天然气、液化石油气、城市煤气、冷热空气、化工冶炼和发电环保等工程系统中输送各种气、液介质的管道上，可用于调节和截断介质的流动。止回阀止回阀启闭靠介质流动的力量自行开启或关闭，以防止介质倒流，常用于需要防止流体逆向流动的场合，它不能用来调节流量，止回阀通常不能百分之百的密