05 第一章 流体流动5.pptx

第1页：第七节流速和流量的测量

第七节流速和流量的测量

uA•Rpu2+AA=pρgρg2guiAρ=R(ρ−ρ)gpA−p=R(ρi−ρ)g2Au=22gR(ρi−ρ)ρ------点速度第七节流速和流量的测量一、毕托管1、毕托管的测速原理

第2页：速度分布

速度分布

讨论：1皮托管测量流体的点速度，可测速度分布曲线；2流量的求取：VS=∫udA由速度分布曲线积分~Remaxuumax求平均测管中心最大流速，由流速，再计算流量。

第3页：平均速度

平均速度

0.90.8uumax0.70.60.5102106107Re=ρud/μ103104105Remax=ρumaxd/μ测umax→平均速度→流量

第4页：测速管加工

测速管加工

iρi2gRρ∴u=测气体时，ρ>>ρ测速管的优点：结构简单、阻力小、使用方便，尤其适用于测量气体管道内的流速。

缺点：不能直接测出平均速度，且压差计读数小，常须放大才能读得准确。

uA•R2、测速管加工及使用注意事项测速管的尺寸不可过大，一般测速管直径不应超过管道直径的1/50。

测速管安装时，必须保证安装点位于充分发展流段，(必须保证测量点位于均匀流段)一般测量点的上、下游最好各有50d以上的直管段作为稳定段。

测速管管口截面要严格垂直于流动方向。

第5页：二、孔板流量计

二、孔板流量计

1、结构与原理两种取压方式：(1)角接法取压口在法兰上；(2)径接法上游取压口在距孔板1倍管径处，下游取压口在距孔板1/2倍管径处。

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第7页：孔板流量计

孔板流量计

p1p2120R孔板流量计视频在1-1′和2-2′截面间列柏努利方程，暂不计能量损失2221u1ρ+2p1+1u=p2ρ2变形得ρ2u221=12−u2p−p2Δpρ−u2=u221问题：（1）实际有能量损失；（2）缩脉处A2未知。

第8页：连续性方程

连续性方程

解决方法：用孔口速度u0替代缩脉处速度u2，并引入校正系数C0:2Δpρ1u20101−u2=CA0u=uACu=A2Δpρ1−(0)2A10由连续性方程令0AC1−(0)2A1C=

第9页：流量系数

流量系数

002Rg(ρ0−ρ)ρu=C体积流量2Rg(ρ0−ρ)ρVS=u0A0=C0A0质量流量mS=C0A02Rgρ(ρ0−ρ)u=C2Δpρ00则C0——流量系数（孔流系数）A0——孔面积。

第10页：雷诺数

雷诺数

讨论：1特点：恒截面、变压差——差压式流量计2流量系数C0对于取压方式、结构尺寸、加工状况均已规定的标准孔板：)10AAC0=f(Red,μRedρud=111Re是以管道的内径d计算的雷诺数

第11页：孔板流量计

孔板流量计

当Re>Re临界时，10AAC=f(0)(3)测量范围一般C0=0.6~0.7VS∝R2SR∝V孔板流量计的测量范围受U形压差计量程决定。

dReC00A1ARe临界值

第12页：机械能损失

机械能损失

2、安装及优缺点21安装在稳定流段，上游l>10d，下游l>5d；2结构简单，制造与安装方便；3能量损失较大。

优点：构造简单，制造和安装都很方便缺点：机械能损失（称之为永久损失）大当d0/d1=0.2时，永久损失约为测得压差的90%，常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失也有75%。

u2hf=ζ⋅0ζ≈0.8

第13页：孔流系数

孔流系数

0.7C00.6A0A10.50.840.820.800.780.760.740.720.700.680.660.640.620.600.40.30.20.10.053104106105Red孔流系数C0与Red及m(A0/A1)的关系

第14页：三、文丘里流量计

三、文丘里流量计

ρ2gR(ρi−ρ)qV=u0A0=CvA0三、文丘里流量计CV——流量系数（0.98～0.99）A0——喉管处截面积收缩段锥角通常取15∼25°，扩大段锥角要取得小些，一般为5∼7°

第15页：文丘里流量计

文丘里流量计

总结：变压头流量计的特点是恒截面，变压头22ζ≈0.1uhf=ζ⋅0属差压式流量计；能量损失小，造价高。

缺点：加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置，优点：其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。

文丘里流量计的特点

第16页：四、转子流量计

四、转子流量计

―――变截面，恒压头1.结构>ρ度，即：ρf微锥形玻璃管，锥角约为4°左右转子（或称浮子）直径略小于玻璃管内径主要由微锥形管与转子两部分组成。

2.测量原理：从转子的悬浮高度来直接读取流量数值。

其中转子的密度大于流体密

第17页：柏努利方程

柏努利方程

3.流量方程pp10u2u2+1+zg=0+0+zgρ21ρ22011001(u−u2)ρ2p−p=(z−z)ρg+转子受力平衡：(p1−p0)Af=ρfVfg在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程，可得：0′1′10

第18页：连续性方程

连续性方程

201ff(u−u2)(p1−p0)Aρ2=Af(z0−z1)ρg+AVfρg流体的浮力动能差201f(u−u2)ρ2Vf(ρf−ρ)g=A由连续性方程101AA0u=ufRfuρA2Vf(ρfρA20−ρ)g2Vf(ρf−ρ)g=C1−(A0A1)=1CR——流量系数

第19页：刻度换算标定流体

刻度换算标定流体

fρA2(ρf−ρ)VfgqV=CRA0体积流量讨论：（1）特点：恒压差、恒流速、变截面——截面式流量计。（2）刻度换算标定流体：20℃水（ρ＝1000kg/m3）20℃、101.3kPa下空气（ρ＝1.2kg/m3）

第20页：转子流量计

转子流量计

CR相同，同刻度时qV,BqV,A=ρA(ρf−ρB)ρB(ρf−ρA)式中：1——标定流体；2——被测流体。气体转子流量计qV,BqV,AρAρB≈

第21页：转子流量计

转子流量计

图1-58转子流量计的流量系数CR流量系数CR1.000.900.800.700.600.500.400.3010102103104105环隙雷诺数Re0

第22页：转子流量计

转子流量计

fρA2V(ρ−ρ)gffqV=CRA04.转子流量计安装、使用中注意事项转子流量计必须垂直安装，且应安装旁路以便于检修优点：读取流量方便，流体阻力小，测量精确度高，能用于腐蚀性流体的测量；流量计前后无须保留稳定段。

缺点：玻璃管易碎，且不耐高温、高压。

第23页：本章结束

本章结束