流量和流速的测量.ppt
第一章第一章 流体流动流体流动一、一、测速管测速管二、二、孔板流量计孔板流量计三、三、文丘里流量计文丘里流量计四、四、转子流量计转子流量计第六节第六节 流速和流量的测量流速和流量的测量2022/12/1流量计流量计变压头流量计变压头流量计变截面流量计变截面流量计 将将流流体体的的动动压压头头的的变变化化以以静静压压头头的的变变化化的的形形式式表表示示出出来来。一一般般，读数指示由压强差换算而来。读数指示由压强差换算而来。如如：测测速速管管、孔孔板板流流量量计计和和文文丘丘里流量计里流量计 流流体体通通过过流流量量计计时时的的压压力力降降是是固固定定的的，流流体体流流量量变变化化时时流流道道的的截截面面积积发发生生变变化化，以以保保持持不不同同流流速速下通过流量计的压强降相同。下通过流量计的压强降相同。如：转子流量计如：转子流量计 2022/12/1 一、测速管一、测速管 1、测速管（皮托管）的结构、测速管（皮托管）的结构AB2022/12/12、测速管的工作原理、测速管的工作原理 对对于于某某水水平平管管路路，测测速速管管的的内内管管A点点测测得得的的是是管管口口所所在在位置的局部流体动压头与静压头之和，位置的局部流体动压头与静压头之和，称为冲压头称为冲压头。B点测得为静压头点测得为静压头冲压头与静压头之差冲压头与静压头之差2022/12/1 压差计的指示数压差计的指示数R代表代表A，B两处的压强之差两处的压强之差。若若所所测测流流体体的的密密度度为为，U型型管管压压差差计计内内充充有有密密度度为为的的指示液，读数为指示液，读数为R。测速管测定管内流体的基本原理和换算公式测速管测定管内流体的基本原理和换算公式 实际使用时实际使用时c=0.981.00 2022/12/13、使用皮托管的注意事项、使用皮托管的注意事项 1）测测速速管管所所测测的的速速度度是是管管路路内内某某一一点点的的线线速速度度，它它可可以以用于测定流道截面的速度分布。用于测定流道截面的速度分布。2）一一般般使使用用测测速速管管测测定定管管中中心心的的速速度度，然然后后可可根根据据截截面面上速度分布规律换算平均速度。上速度分布规律换算平均速度。u/umaxReRemax1061051041031021070.90.80.70.60.51061051041031021072022/12/1 3）测测速速管管应应放放置置于于流流体体均均匀匀流流段段，且且其其管管口口截截面面严严格格垂垂直直于于流流动动方方向向，一一般般测测量量点点的的上上，下下游游最最好好均均有有50倍倍直直径径长长的直管距离，至少应有的直管距离，至少应有812倍直径长的直管段。倍直径长的直管段。4）测测速速管管安安装装于于管管路路中中，装装置置头头部部和和垂垂直直引引出出部部分分都都将将对对管管道道内内流流体体的的流流动动产产生生影影响响，从从而而造造成成测测量量误误差差。因因此此，除除选选好好测测点点位位置置，尽尽量量减减少少对对流流动动的的干干扰扰外外，一一般般应应选选取取皮皮托管的直径小于管径的托管的直径小于管径的1/50。2022/12/1 a）管口截面：）管口截面：严格垂直于流体的流动方向；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），在稳定流动段（直管段），且前后直管各且前后直管各50d,至少至少 8-12d；c）毕托管直径：）毕托管直径：外径不超过管径的外径不超过管径的1/50；d）测量气体时：）测量气体时：压力变化不超过压力变化不超过15%；要求气体流速要求气体流速 5 m/s；e）压差较小时：）压差较小时：可配合微差压差计使用。可配合微差压差计使用。5、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。大直径管路；流体含固体杂质时不宜采用。4、安装、安装2022/12/16、毕托管的优点：、毕托管的优点：结构简单；结构简单；使用方便；使用方便；流体的机械能损失很少。流体的机械能损失很少。7、毕托管的局限性：、毕托管的局限性：测速管只能得到流场中某点的速度；测速管只能得到流场中某点的速度；测压孔易堵塞。测压孔易堵塞。2022/12/1二、孔板流量计二、孔板流量计1、孔板流量计的结构、孔板流量计的结构R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2 孔板流量计孔板流量计2022/12/12、孔板流量计的工作原理、孔板流量计的工作原理 流流体体流流到到孔孔口口时时，流流股股截截面面收收缩缩，通通过过孔孔口口后后，流流股股还还继继续续收收缩缩，到到一一定定距距离离（约约等等于于管管径径的的1/3至至2/3倍倍）达达到到最最小小，然然后后才才转转而而逐逐渐渐扩扩大大到到充充满满整整个个管管截截面面，流流股股截截面面最最小小处处，速速度度最最大大，而而相相应应的的静静压压强强最最低低，称称为为缩缩脉脉。因因此此，当当流流体体以以一一定定的的流流量量流流经经小小孔孔时时，就就产产生生一一定定的的压压强强差差，流流量量越越大大，所所产产生生的的压压强强差差越越大大。因因此此，利利用用测测量量压压强强差差的的方方法法就可测量流体流量。就可测量流体流量。在在1-1和和0-0间列柏努利方程，先略去阻力损失间列柏努利方程，先略去阻力损失 2022/12/1CD：排排出出系系数数。取取决决于于截截面面比比A0/A1,管管内内雷雷诺诺数数Re1,孔孔口口的的形形状及加工精度等。状及加工精度等。考虑到流体在孔板流动时会有阻力损失，加一校正系数考虑到流体在孔板流动时会有阻力损失，加一校正系数CD2022/12/1 用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速u0 U型管压差计读数为型管压差计读数为R，指示液的密度为指示液的密度为A C0孔流系数，孔流系数，C0=f(A0/A1,Re1)2022/12/12022/12/1 当当Re1超超过过某某界界限限值值时时，C0不不再再随随Re1而而变变，即即C0=const，此此时时流流量量就就与与压压差差计计读读数数的的平平方方根根成成正正比比，因因此此，在在孔孔板的设计和使用中，希望板的设计和使用中，希望Re1大于界限值。大于界限值。3、孔板流量计的优缺点、孔板流量计的优缺点优点：优点：构造简单，安装方便构造简单，安装方便 缺点缺点：流体通过孔板流量计的阻力损失很大流体通过孔板流量计的阻力损失很大 孔孔板板的的缩缩口口愈愈小小，孔孔口口速速度度愈愈大大，阻阻力力损损失失愈愈大大。所所以以，选选择择合合适适的的孔孔板板流流量量计计A0/A1的的值值，是是设设计计该该流流量量计计的的核心问题。核心问题。2022/12/1三、文丘里流量计三、文丘里流量计管道中的流量为管道中的流量为 优点优点：阻力损失小，大多数：阻力损失小，大多数用于低压气体输送中的测量用于低压气体输送中的测量 缺点缺点：加工精度要求较高，：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。造价较高，并且在安装时流量计本身占据较长的管长位置。2022/12/1四、转子流量计四、转子流量计1、转子流量计的结构及工作原理、转子流量计的结构及工作原理 2、流量公式、流量公式 假假设设在在一一定定的的流流量量条条件件下下，转转子子处处于于平平衡衡状状态态，截截面面2-2和和截截面面1-1的的静静压压强强分别为分别为p2和和p1,若忽略转子旋转的切向力若忽略转子旋转的切向力先不考虑阻力损失，在先不考虑阻力损失，在1-1及及2-2间列伯努利方程间列伯努利方程2022/12/1因为因为A1u1=A2u2考虑阻力损失以后，需要对考虑阻力损失以后，需要对u2进行校正进行校正2022/12/13、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 20、水；气体 20、101325 Pa的空气。2)条件变化时，需要校正：条件变化时，需要校正：a)a)当流体的密度发生变化时，当流体的密度发生变化时，当Re104时，所以，由刻度就可以直接触读出流量2022/12/1b)b)当转子的密度也发生变化时，当转子的密度也发生变化时，1)优点优点 阻力损失小，测量范围宽，阻力损失小，测量范围宽，流量计前后不需稳定管段。流量计前后不需稳定管段。4、转子流量计的优缺点转子流量计的优缺点2)缺点缺点 不耐高压不耐高压(小于小于0.5 MPa)，管道直径有限管道直径有限(小于小于50mm)。2022/12/16、使用、使用 1)用于清洁或腐蚀性流体测量；用于清洁或腐蚀性流体测量；2)玻璃管不耐高温、高压，易碎；玻璃管不耐高温、高压，易碎；3)开启时，应缓慢调节流量阀。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）；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；必须保证转子位于管中心；（转子上刻有斜槽）（转子上刻有斜槽）3)为便于检修，流量计应有旁路。为便于检修，流量计应有旁路。5、安装、安装2022/12/1
