热工测试技术第4章-流速和流量的测量ppt课件.ppt
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1、病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4章章流速和流量的流速和流量的测测量量1病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4章章流速和流量的流速和流量的测测量量掌握稳态流体速度的测量原理及方法;掌握稳态流体速度的测量原理及方法;掌握几种速度探针的原理及结构;掌握几种速度探针的原理及结构;掌握热线风速仪及多普勒测速仪的原理及测量电路;掌握热线风速仪及多普勒测速仪的原理及测量电路;掌握速度方向的测量原理和几种方向探针的结构及掌握速度方向的测量原理和几种方
2、向探针的结构及使用方法;使用方法;掌握流量测量原理和几种流量计的工作原理及结构。掌握流量测量原理和几种流量计的工作原理及结构。2病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第1节节流体速度大小的流体速度大小的测测量量测量原理:测量原理:跟据不可压缩流体中柏努利方程:跟据不可压缩流体中柏努利方程:因此只要测出流体的总压,静压以及流体的密度就可因此只要测出流体的总压,静压以及流体的密度就可用上式求出流体的速度。用上式求出流体的速度。1、速度探、速度探针针3病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生
3、长繁殖,引起不同程度的病理生理过程(a)带半球形头部的标准皮托管)带半球形头部的标准皮托管 (b)带锥形头部的皮托管)带锥形头部的皮托管L形皮托管形皮托管第第1节节流体速度大小的流体速度大小的测测量量4病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第1节节流体速度大小的流体速度大小的测测量量国国际标际标准中称准中称 皮托管皮托管标标定系数定系数英国英国标标准中称准中称c0皮托管皮托管标标定系数定系数我国两种标准都用。我国两种标准都用。5病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程
4、度的病理生理过程第第1节节流体速度大小的流体速度大小的测测量量笛形皮托管笛形皮托管6病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程(a)吸气式)吸气式 (b)遮板式)遮板式 (c)靠背式)靠背式吸气式皮托管主吸气式皮托管主要用于高含尘量要用于高含尘量的负压管道气流的负压管道气流压力的测量;压力的测量;遮板式是依靠遮遮板式是依靠遮板来阻止灰尘直板来阻止灰尘直接进入测量管;接进入测量管;靠背式是因为测靠背式是因为测压管孔径较大而压管孔径较大而不易堵塞。不易堵塞。测测量高含量高含尘尘量气流的皮托管量气流的皮托管7病原体侵入机体,消弱机体
5、防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第1节节流体速度大小的流体速度大小的测测量量例:如例:如图图所示,在皮托管上所示,在皮托管上连连接酒精比接酒精比压计压计,测测定定风风管中的管中的某点某点风风速,已知微速,已知微压计压计斜管的斜管的倾倾角角为为30度,度,l=50mm,酒精,酒精密度密度为为800kg/m3,空气密度,空气密度为为1.255kg/m3,标标定系数定系数为为1.0,试试求管内求管内该该点的点的风风速。速。8病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第1节节流
6、体速度大小的流体速度大小的测测量量2、可、可压缩压缩性性对对气流速度气流速度测测量的影响量的影响在高速气流中必在高速气流中必须须考考虑虑影响气体密度的影响气体密度的压压力力绝对值绝对值,因,因为为气流速度的气流速度的变变化会化会引起引起压压力力变变化。可化。可压缩压缩气流的速度气流的速度V不是由不是由压压差确定而是由差确定而是由压压力比决定,因力比决定,因此在此在测测量气流速度量气流速度时时,要分,要分别测别测出气流的出气流的总压总压及静及静压压。式中,式中,k是气体的等熵指数,对于空气,是气体的等熵指数,对于空气,k=1.4。最后得到考虑可压缩性时,气流速度的公式为最后得到考虑可压缩性时,气
7、流速度的公式为式中,式中,是是对对可可压缩压缩性的修正系数,性的修正系数,它与它与马马赫数赫数Ma有关有关9病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第1节节流体速度大小的流体速度大小的测测量量与与Ma三种近似关系:三种近似关系:第一种情况,第一种情况,Ma0.2,第二种情况,第二种情况,0.2Ma=0.8,第三种情况,第三种情况,0.8Ma=1,10病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第2节节二二维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量1、测测
8、量原理:量原理:基于流体对物体绕流时,物体表面的压力基于流体对物体绕流时,物体表面的压力分布与流动方向有确定关系分布与流动方向有确定关系11病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第2节节二二维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量(1)方向孔最佳位置的确定:必)方向孔最佳位置的确定:必须满须满足足该该点的点的压压力力对对于气流于气流方向角的方向角的变变化率化率为为最大,即最大,即(2)方向探)方向探针针的灵敏度的灵敏度12病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度
9、的病理生理过程第第2节节二二维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量2、测测量方法量方法方向方向测测量通常有两种方法:量通常有两种方法:对对向向测测量和不量和不对对向向测测量。量。(1)对对向向测测量量使探使探针绕针绕其本身的其本身的轴转动轴转动,当两,当两测测孔所孔所指示的指示的压压力相等力相等时时,两孔的,两孔的对对称中心就与流称中心就与流动动方向一致。方向一致。这这时时相相对对于一定的于一定的参考方向参考方向(初始位置初始位置)就可以决定流就可以决定流动动方向角。方向角。(2)不)不对对向向测测量量将两孔的将两孔的对对称称轴轴固定在某一参固定在某一参考方考方向,向,测测量两孔的量两孔
10、的压压力差,根据校正曲力差,根据校正曲线线(两孔两孔压压差与流差与流动动方向方向的关系的关系)确定流体方向。确定流体方向。13病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第2节节二二维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量L型及型及U型探型探针针14病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第2节节二二维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量圆圆柱三孔式探柱三孔式探针针测量流测量流体总压体总压测量流测量流动方向动方向15病原体侵入机体,消弱机体防御机
11、能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第2节节二二维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量16病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程(a)球形)球形 (b)尖劈形)尖劈形 (c)普通圆柱形)普通圆柱形 (d)发散圆柱形)发散圆柱形 (e)聚合圆柱形)聚合圆柱形第第2节节二二维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量17病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程球形三孔球形三孔测测速管构造速管构造1-赤道面;
12、赤道面;2-子午面;子午面;3-三孔感三孔感压压球形探球形探头头;4-接管;接管;5-干管;干管;6-传压传压管;管;7-分度分度盘盘;8-指指针针;9-锁紧锁紧螺螺钉钉;10-键键槽;槽;11-接嘴接嘴第第2节节二二维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量18病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第3节节三三维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量1、四孔、四孔圆圆柱探柱探针针2,3,4方向孔方向孔1总压总压孔孔19病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度
13、的病理生理过程第第3节节三三维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量2、五孔球形探、五孔球形探针针20病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第3节节三三维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量21病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第3节节三三维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量22病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第3节节三三维维流流场场中流中流动动方
14、向的方向的测测量量23病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第3节节三三维维流流场场中流中流动动方向的方向的测测量量24病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程其他流速其他流速测测量方法量方法一机械法测量流速一机械法测量流速1种类种类:翼式、杯式:翼式、杯式杯式翼式适用范围适用范围:以以前前:风风速速范范围围为为1520m/s以以内内,只只能能测测量量流流速速的的平平均均值值,不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指示。不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指
15、示。目目前前:测测速速范范围围为为0.2530m/s,并并且且可可测测量量流流速速的的瞬瞬时时值值。可将叶轮的转速转换成电信号。可将叶轮的转速转换成电信号。25病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程2.测量原理测量原理空气通过转杯时,推动叶片转动。根据空气通过转杯时,推动叶片转动。根据叶片的角位移叶片的角位移推算流过的空气量推算流过的空气量26病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程27病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一
16、定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程AVM-03风速计风速计风速计风速计檔位檔位测量范围测量范围分辨率分辨率误差误差M/S0.3-45.00.13%or0.1位位KNOTS0.6-88.00.13%or0.1位位ft/min60-8800103%or10位位Km/hr1-140.00.13%or0.1位位温度温度(AVM-03)0-600.10.8温度温度(AVM-03)32-1400.11.528病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪工作原理:工作原理:用恒定电流对热丝加热时,由于流体
17、对热线有冷却作用恒定电流对热丝加热时,由于流体对热线有冷却作用,而流体冷却能力随流速的用,而流体冷却能力随流速的 增大而加强,因此,可根增大而加强,因此,可根据热线温度的高低据热线温度的高低(即热丝电阻值的大小即热丝电阻值的大小)来测量流体的速来测量流体的速度,度,这便这便 是是 等电流法测量流体流速的原理。等电流法测量流体流速的原理。如果保持热线的温度一定如果保持热线的温度一定(即电阻一定即电阻一定),则可建立热,则可建立热线电流和流体速度的关系,线电流和流体速度的关系,这也就是等这也就是等 温法的原理。温法的原理。29病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部
18、位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪30病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪31病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪32病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪33病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度
19、的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪测量方法测量方法:恒电流法、恒温法:恒电流法、恒温法ITTvIv恒流型恒温型都需要对流都需要对流体温度值进体温度值进行修正行修正34病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪35病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程36病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪37病原体侵入机体,消弱机
20、体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程二散热率法测量流速二散热率法测量流速38病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程39病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程40病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪1支架支架2电电机机3风风机机4闸闸板板阀阀5皮托管皮托管6管管线线7旋旋风风分离器分离器8热线热线探探
21、头头9热线风热线风速速仪仪10计计算机系算机系统统41病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第4节节热线风热线风速速仪仪42病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程热线风速仪的进一步细节可参考:热线风速仪的进一步细节可参考:1 盛森芝、沈熊、舒玮:流速测量技术盛森芝、沈熊、舒玮:流速测量技术 2 盛森芝、徐月亭、袁辉清:盛森芝、徐月亭、袁辉清:热线热膜流热线热膜流速计速计 2 戴昌晖:流体流动测量戴昌晖:流体流动测量 3 Goldstein,R.J.,
22、流体力学测量流体力学测量43病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程1 1、流量是三大工业过程控制量、流量是三大工业过程控制量 (压力、温度、流量)(压力、温度、流量)之一;之一;2 2、石油、天然气、化工原料等流、石油、天然气、化工原料等流 体的计量直接关系到国家利益;体的计量直接关系到国家利益;3 3、自来水、灌溉、污水处理等关、自来水、灌溉、污水处理等关 系到国计民生。系到国计民生。第第5节节流量流量测测量量44病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过
23、程大型化工企业中,流量是大型化工企业中,流量是控制工艺过程和保证产品控制工艺过程和保证产品质量的关键因素。质量的关键因素。45病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第5节节流量流量测测量量1 1流流量量:单单位位时时间间内内流流过过流流体体的的量量,亦亦称称瞬瞬时时流量。流量。2 2总总流流量量:在在一一段段时时间间内内流流过过流流体体量量的的总总和和,也可用在这段时间内对瞬时流量的积分。也可用在这段时间内对瞬时流量的积分。3 3平平均均流流量量:总总流流量量除除以以得得到到总总流流量量的的时时间间间间隔称该段时间内的平
24、均流量。隔称该段时间内的平均流量。46病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程表达方式表达方式qm质质量流量量流量kg/sqw重量流量重量流量kgf/sqv体体积积流量流量m3/s转换转换关系:关系:标标准准体体积积流流量量:温温度度为为20,压压力力为为一一标标准大气准大气压测压测得的体得的体积积流量流量为标为标准体准体积积流量。流量。47病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第5节节流量流量测测量量基本流体方程基本流体方程o连续性方程连续性方程o伯
25、努利方程伯努利方程48病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程截面积截面积:A1 A2流流 速速:密密 度度:1 2 2 为某截面积上的平均速度为某截面积上的平均速度不不可可压压缩缩的的流流体体在在稳稳定定流流动动时时,流流过各截面流体的体积为常量。过各截面流体的体积为常量。12第第5节节流量流量测测量量连续性方程连续性方程49病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第5节节流量流量测测量量伯努利方程伯努利方程动能动能压力能压力能势能势能+流体能流体能5
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