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流体流动流量测量本讲稿第一页，共二十二页Ru1,p1U2=0p2u3外测压孔外测压孔管口管口1 1 测速管测速管本讲稿第二页，共二十二页 内管所测的是静压能内管所测的是静压能p p1 1/和动能和动能u u1 12 2/2/2之和，合称为之和，合称为冲冲压能压能，即，即外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行，故外管测的是流体静压能外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行，故外管测的是流体静压能p p1 1/。则有则有压差计读数反映冲压能与静压能之差，即：压差计读数反映冲压能与静压能之差，即：本讲稿第三页，共二十二页若该若该U U型管压差计的读数为型管压差计的读数为R R，指示液的密度为，指示液的密度为0 0，流体的密度，流体的密度为为，则根据静力学基本方程，可得，则根据静力学基本方程，可得当被测的流体为气体时，上式可化简为当被测的流体为气体时，上式可化简为本讲稿第四页，共二十二页几点说明几点说明静压头和动压头之和称为冲压头。静压头和动压头之和称为冲压头。测速管测的是测速管测的是点速度点速度。测速管应置于稳定段。测速管应置于稳定段。测速管流速计算修正式如下测速管流速计算修正式如下：本讲稿第五页，共二十二页21RA1A0A2缩脉缩脉：流体截面流体截面 的最小处。的最小处。2 2 孔板流量计孔板流量计在孔板前与板后流在孔板前与板后流体缩脉处连接体缩脉处连接U U形形差压管差压管。本讲稿第六页，共二十二页对图示的水平管道，在对图示的水平管道，在1 1、2 2截面间列柏努利方程式，即截面间列柏努利方程式，即流体通过孔板时，流速增大，静压头减少，通过测量孔板前后流体通过孔板时，流速增大，静压头减少，通过测量孔板前后压力差，由静压头的减少值依据伯努利方程算出流速。压力差，由静压头的减少值依据伯努利方程算出流速。测速原理测速原理本讲稿第七页，共二十二页根据连续性方程，有根据连续性方程，有联立上两式，则有联立上两式，则有则体积流量为则体积流量为本讲稿第八页，共二十二页流量计算公式流量计算公式 A A A A2 2 2 2是是是是流体脉缩面积流体脉缩面积流体脉缩面积流体脉缩面积，难以得知，以孔的截面积乘以系数代之。，难以得知，以孔的截面积乘以系数代之。，难以得知，以孔的截面积乘以系数代之。，难以得知，以孔的截面积乘以系数代之。本讲稿第九页，共二十二页本讲稿第十页，共二十二页几点说明几点说明 C C0 0称为孔流系数称为孔流系数 孔板安装应与管轴垂直，并置于稳定段。孔板安装应与管轴垂直，并置于稳定段。尽量使流量计在孔流系数为常数的范围内工作。尽量使流量计在孔流系数为常数的范围内工作。本讲稿第十一页，共二十二页组成组成：锥形玻璃管和转子锥形玻璃管和转子3 3、转子流量计、转子流量计转子流量计由一个倒锥形的玻璃管和一个能转子流量计由一个倒锥形的玻璃管和一个能上下移动的转子所构成，上下移动的转子所构成，玻璃管外壁上刻有玻璃管外壁上刻有流量值流量值。本讲稿第十二页，共二十二页测速原理测速原理 流量计垂直安装，流体自下而上通过转子与管壁间的流量计垂直安装，流体自下而上通过转子与管壁间的环隙，转子随流量增大而上移，当转子环隙，转子随流量增大而上移，当转子受力达到平衡时，受力达到平衡时，将将悬浮在一定高度，流量值由壁面刻度读取。悬浮在一定高度，流量值由壁面刻度读取。本讲稿第十三页，共二十二页流量计算公式流量计算公式 当转子稳定悬浮在一定高度时，对转子上、下两端面的流体截面列柏当转子稳定悬浮在一定高度时，对转子上、下两端面的流体截面列柏努利方程：努利方程：忽略位压头的变化及阻力损失忽略位压头的变化及阻力损失 本讲稿第十四页，共二十二页 与孔板流量计流量式整理方法相同，转子流量计公式为：与孔板流量计流量式整理方法相同，转子流量计公式为：压差是定值，可通过压差是定值，可通过对转子受力平衡分析对转子受力平衡分析确定其计算式。确定其计算式。本讲稿第十五页，共二十二页转子平衡时，有：转子平衡时，有：本讲稿第十六页，共二十二页几点说明几点说明流量计应垂直安装在管道上。流量计应垂直安装在管道上。转子流量计是变流通截面积、恒压差型的流量计。转子流量计是变流通截面积、恒压差型的流量计。本讲稿第十七页，共二十二页例题：例题：例题：例题：水在管内流动，截面水在管内流动，截面水在管内流动，截面水在管内流动，截面1 1 1 1处管内径为处管内径为处管内径为处管内径为0.2m0.2m0.2m0.2m，流速为，流速为，流速为，流速为0.5m/s0.5m/s0.5m/s0.5m/s，由于水的压强产生水柱高，由于水的压强产生水柱高，由于水的压强产生水柱高，由于水的压强产生水柱高1m1m1m1m；截面；截面；截面；截面2 2 2 2处管内处管内处管内处管内径为径为径为径为0.1m0.1m0.1m0.1m。若忽略水由。若忽略水由。若忽略水由。若忽略水由1 1 1 1至至至至2 2 2 2处的阻力损失，试计算截处的阻力损失，试计算截处的阻力损失，试计算截处的阻力损失，试计算截面面面面1 1 1 1、2 2 2 2处产生的水柱高度差处产生的水柱高度差处产生的水柱高度差处产生的水柱高度差h h h h为多少为多少为多少为多少m m m m？水水1mh本讲稿第十八页，共二十二页解：解：解：解：1-11-11-11-1、2-22-22-22-2 间列柏努利方程式：间列柏努利方程式：间列柏努利方程式：间列柏努利方程式：Z Z Z Z1 1 1 1+u+u+u+u1 1 1 12 2 2 2/2g+p/2g+p/2g+p/2g+p1 1 1 1/g=Z/g=Z/g=Z/g=Z2 2 2 2+u+u+u+u2 2 2 22 2 2 2/2g+p/2g+p/2g+p/2g+p2 2 2 2/g+hf /g+hf /g+hf /g+hf p p p p1 1 1 1-p-p-p-p2 2 2 2=g(u=g(u=g(u=g(u2 2 2 22 2 2 2/2g-u/2g-u/2g-u/2g-u1 1 1 12 2 2 2/2g)=(u/2g)=(u/2g)=(u/2g)=(u2 2 2 22 2 2 2/2-u/2-u/2-u/2-u1 1 1 12 2 2 2/2)/2)/2)/2)又又又又u u u u2 2 2 2/u/u/u/u1 1 1 1=d=d=d=d1 1 1 12 2 2 2/d/d/d/d2 2 2 22 2 2 2u u u u2 2 2 2=0.5*(0.2/0.1)2=2m/s =0.5*(0.2/0.1)2=2m/s =0.5*(0.2/0.1)2=2m/s =0.5*(0.2/0.1)2=2m/s u u u u2 2 2 2代入代入代入代入，得：，得：，得：，得：p p p p1 1 1 1-p-p-p-p2 2 2 2=(22-0.52/2)=1876N/m=(22-0.52/2)=1876N/m=(22-0.52/2)=1876N/m=(22-0.52/2)=1876N/m2 2 2 2p p p p1 1 1 1-p-p-p-p2 2 2 2=gh =gh =gh =gh h=(ph=(ph=(ph=(p1 1 1 1-p-p-p-p2 2 2 2)/g=1875/(1000*9.81)=0.191m)/g=1875/(1000*9.81)=0.191m)/g=1875/(1000*9.81)=0.191m)/g=1875/(1000*9.81)=0.191m本讲稿第十九页，共二十二页 例例例例 有一内径为有一内径为有一内径为有一内径为d d d d50mm50mm50mm50mm的管子，用孔板流量计测量的管子，用孔板流量计测量的管子，用孔板流量计测量的管子，用孔板流量计测量水的流量，孔板的孔流系数水的流量，孔板的孔流系数水的流量，孔板的孔流系数水的流量，孔板的孔流系数C C C C0.620.620.620.62，孔板内孔直径，孔板内孔直径，孔板内孔直径，孔板内孔直径25mm25mm25mm25mm，U U U U形压差计的指示液为汞：形压差计的指示液为汞：形压差计的指示液为汞：形压差计的指示液为汞：（1 1 1 1）U U U U形压差计读数形压差计读数形压差计读数形压差计读数R R R R200mm200mm200mm200mm，问水的流量为多少？，问水的流量为多少？，问水的流量为多少？，问水的流量为多少？（2 2 2 2）U U U U形压差计的最大读数形压差计的最大读数形压差计的最大读数形压差计的最大读数800mm800mm800mm800mm，问能测量的最大，问能测量的最大，问能测量的最大，问能测量的最大水流量为多少？水流量为多少？水流量为多少？水流量为多少？（3 3 3 3）若用上述）若用上述）若用上述）若用上述U U U U形压差计，当需测量的最大水流量为形压差计，当需测量的最大水流量为形压差计，当需测量的最大水流量为形压差计，当需测量的最大水流量为30/h30/h30/h30/h时，则孔板的孔径应该用多大？时，则孔板的孔径应该用多大？时，则孔板的孔径应该用多大？时，则孔板的孔径应该用多大？（假设孔板的孔流系数不变）（假设孔板的孔流系数不变）（假设孔板的孔流系数不变）（假设孔板的孔流系数不变）本讲稿第二十页，共二十二页解：解：（1）V=0.7850.02524.363600=7.7m3/h(2)V=0.7850.02528.723600=15.4m3/h本讲稿第二十一页，共二十二页(3)(3)(3)(3)由：由：由：由：u u u umaxmaxmaxmax=8.72=8.72=8.72=8.72 V V V Vmaxmaxmaxmax=30m=30m=30m=30m3 3 3 3/h/h/h/h 30=0.785d 30=0.785d 30=0.785d 30=0.785d0 0 0 02 2 2 28.728.728.728.723600360036003600解得：解得：解得：解得：d d d d0 0 0 0=0.0349m=34.9mm=0.0349m=34.9mm=0.0349m=34.9mm=0.0349m=34.9mm本讲稿第二十二页，共二十二页