13-14学时.ppt

1、1,1.7 流量测量,第1章 流体流动,2,流量计分类,差压流量计 截面流量计,测速管 孔板流量计 文丘里流量计,转子流量计,3,一、测速管,测速管又称毕托(Pitot)管。测速管测定的流速是管道截面上某一点的局部值，称为点速度。,图1-31 测速管,动画02,4,图1-31测速管,1-静压管 2-冲压管,一、测速管,测静压能,测动能和静压能之和,5,测速管的内管测得的为管口所在位置的局部流体动能与静压能之和，合称为冲压能，即,测速管的外管前端壁面四周的测压孔口与管道中流体的流动方向相平行，故测得的是流体的静压能,一、测速管,6,U管压差计的读数反映的是测量点处的冲压能与静压能之差h，即,于是

2、测量点处局部流速为,一、测速管,7,若U管压差计内充密度为A的指示液，其读数为R，则,因此可得,一、测速管,8,一、测速管,由点速度获得管截面上的平均流速。,9,测速管的测量准确度与其制造精度有关。一般情况下，需引入一个校正系数C，即,对于标准的测速管，C=1;通常取C=0.981.00。可见C值很接近于1，故实际使用时常常也可不进行校正。,一、测速管,10,测速管的优点是对流体的阻力较小，适用于测量大直径管路中的气体流速。测速管不能直接测出平均流速，且读数较小，常需配用微差压差计。当流体中含有固体杂质时，会将测压孔堵塞，故不宜采用测速管。,一、测速管,11,二、孔板流量计,在管道里插入一片与

3、管轴垂直并带有通常为圆孔的金属板，孔的中心位于管道的中心线上，如图1-32所示。这样构成的装置，称为孔板流量计。孔板称为节流元件。,12,图1-32 孔板流量计,孔板,缩脉,二、孔板流量计,13,设不可压缩流体在水平管内流动，取孔板上游流体流动截面尚未收缩处为截面1-1，下游截面应取在缩脉处，以便测得最大的压强差读数，但由于缩脉的位置及其截面积难以确定，故以孔板孔口处为下游截面o-o。在截面1-1与o-o间列伯努利方程式，并暂时略去两截面间的能量损失，得,或写成,二、孔板流量计,14,引入校正系数C1，校正因忽略能量损失带来的偏差，即,二、孔板流量计,15,角接取压法：通常的做法是将上、下游两

4、个测压口装在紧靠着孔板前后的位置上。,图1-32 孔板流量计,二、孔板流量计,16,引入校正系数C2 ，校正上、下游测压口的位置影响。,整理可得,二、孔板流量计,17,应用不可压缩流体的连续性方程,孔板小孔截面积,管道截面积,令,二、孔板流量计,18,则上式变为,体积流率为,质量流率,Co称为流量系数或孔流系数，其值与Re、面积比Ao/A1以及取压法有关，需由实验测定。,二、孔板流量计,19,图1-33 流量系数与Re的关系,20,在测量气体或蒸气的流量时，若孔板前、后的压强差较大，当（pa-pb）/pa20%(p是指绝对压强)时，则,流体的平均密度,校正系数,二、孔板流量计,21,孔板流量计

5、是一种容易制造的简单装置。当流量有较大变化时，为了调整测量条件，调换孔板亦很方便。它的主要缺点是流体经过孔板后能量损失较大。孔板流量计的永久能量损失可按下式估算,二、孔板流量计,22,孔板流量计安装位置的上、下游都要有一段内径不变的直管，以保证流体通过孔板之前的速度分布稳定。若孔板上游不远处装有弯头、阀门等，流量计读数的精确性和重现性都会受到影响。通常要求上游直管长度为50d1，下游直管长度为10d1。若Ao/A1较小，则这段长度可缩短一些。,二、孔板流量计,23,三、文丘里流量计,为了减少流体流经节流元件时的能量损失，可以用一段渐缩、渐扩管代替孔板，这样构成的流量计称为文丘里流量计或文氏流量

6、计，如图1-34所示。 文丘里流量计上游的测压口(截面a处)距管径开始收缩处的距离至少应为二分之一管径，下游测压口设在最小流通截面o处(称为文氏喉)。,24,图1-34 文丘里流量计,三、文丘里流量计,文氏喉,25,文丘里流量计的工作原理类似于孔板流量计，因此，可得到与孔板流量计相同的公式，即,流量系数，量纲为1,其值可由实验测定或从仪表手册中查得,三、文丘里流量计,26,文丘里流量计能量损失小，为其优点，但各部分尺寸要求严格，需要精细加工，所以造价也就比较高。,三、文丘里流量计,27,四、转子流量计,转子流量计(rotary flowmeter)称为变截面流量计，即压力差几乎保持不变，而收缩

7、的截面积随流量变化。,动画04,28,1-锥形玻璃管 2-转子 3-刻度,四、转子流量计,图1-35 转子流量计,29,当转子停留在某固定位置时，转子与玻璃管之间的环形面积就是某固定值。此时流体流经该环形截面的流量和压强差的关系与流体通过孔板流量计小孔的情况类似，因此可仿照孔板流量计的流量公式写出转子流量计的流量公式，即,转子流量计的流量系数，量纲为1，与Re值及转子形状有关,四、转子流量计,30,转子流量计的刻度与被测流体的密度有关。通常流量计在出厂之前，选用水和空气分别作为标定流量计刻度的介质。当应用于测量其他流体时，需要对原有的刻度加以校正。 转子流量计读取流量方便，能量损失很小，测量范围也宽，能用于腐蚀性流体的测量。但因流量计管壁大多为玻璃制品，故不能经受高温和高压，在安装使用过程中也容易破碎，且要求安装时必须保持垂直。,四、转子流量计,31,思考题,作业题: 20 、21、29,1.试述各种流量计的测量原理。 2.哪些属于变截面流量计，哪些属于变压差流 量计？,练 习 题 目,32,流体静力学基本方程式及其应用 连续性方程、伯努利方程及其应用 管路系统阻力的计算方法,学 习 指 导,本章重点掌握的内