1.8 流量的测量.ppt

* * 流量计分类 定截面变压差 变截面定压差 测速管 孔板流量计 文丘里流量计 转子流量计 第一章 流体流动 1.8 流量的测量 一、测速管 测速管又称毕托管（Pitot tube）。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1-27 测速管 动画02 2处的驻点压力 U管压差计的读数反映的是 由此可知待测点的流速 一、测速管 若U管压差计内充密度ρA为的指示液，其读数为R，则 因此可得： 一、测速管 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 (1-108) 通常C = 0.98～1.00，但有时为了提高测量的准确度，C值应在仪表标定时确定。 一、测速管 由点速度获得管截面上的平均流速 一、测速管 测速管的优点是流体流经测速管的能量损失较小，通常适于测量大直径管路中的气体流速，但不能直接测量平均流速，且压差读数较小，通常需配用微压压差计。当流体中含有固体杂质时，会堵塞测压孔，故不宜采用测速管。 一、测速管 图1-29 孔板流量计 二 孔板流量计 孔板 缩脉 二 孔板流量计 孔板流量计(orifice flowmeter)是利用孔板对流体的节流作用，使流体的流速增大，压力减小，以产生的压力差作为测量的依据。 动画03 取孔板上游尚未收缩的流动截面为1-1，下游截面宜放在缩脉处，以便测得最大压差读数，但由于缩脉的位置及其截面积难于确定，故以孔板处为下游截面0-0’，在1-1和0-0’两截面之间列机械能衡算方程，并暂时略去能量损失，可得 或写成 (1-109) (1-110) 孔板流量计 引入校正系数: C1，校正因忽略能量损失带来的偏差。 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 孔板流量计 角接取压法： 将上、下游两个测压口装在紧靠着孔板前后的位置上。 二 孔板流量计 引入校正系数: C2 ，校正上、下游测压口的位置影响。 整理式1-110可得 (1-111) 二 孔板流量计 令， 则上式变为 (1-112) 体积流率为 (1-113) 二 孔板流量计 C0称为流量系数或孔流系数，其值与Re、面积比A0/A1以及取压法有关，需由实验测定。 质量流率 (1-114) 二 孔板流量计 图1-30 流量系数与Re的关系（角接取压法） 孔板流量计制造简单，安装与更换方便，其主要缺点是流体的能量损失大，A0/A1越小，能量损失越大。孔板流量计的永久能量损失，可按下式估算 (1-117) 二 孔板流量计 a.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作为稳定段，根据经验，其上游直管长度至少应为10d1，下游长度至少为5d1。 二 孔板流量计 孔板流量计的安装 b.节流装置的开孔中心需与管中心线同心，口端面应与管道中心线垂直。 c.安装孔板前，应将孔板表面的油污擦净，板的尖锐边缘，不能使用其他工具去加工边缘。 图1-31 文丘里流量计 三 文丘里流量计 为减少流体节流造成的能量损失，可用一段渐缩渐扩的短管代替孔板，这就构成了文丘里（venturi flowmeter）流量计。 当流体在渐缩渐扩段内流动时，流速变化平缓，涡流较少，于喉颈处（即最小流通截面处）流体的动能达最高。此后，在渐扩的过程中，流体的速度又平缓降低，相应的流体压力逐渐恢复。如此过程避免了涡流的形成，从而大大降低了能量的损失。 三 文丘里流量计 由于文丘里流量计的工作原理类似于孔板流量计，在1-1’和0-0’两截面之间列机械能衡算方程，得到与孔板流量计相同的公式，流率可按下式计算 文氏流量计的流量系数，其值由实验测定一般为0.98~0.99。 三 文丘里流量计 通常文丘里流量计上游的测压点距管径开始收缩处的距离至少应为管径的1/2长度，而下游测压口设在喉颈处。 文丘里流量计的优点是能量损失小，但不如孔板那样容易更换以适用于各种不同的流率测量；文丘里管的喉颈是固定的，致使其测量的流率范围受到实际的限制。 三 文丘里流量计 图1-32 转子流量计 1－锥形玻璃管；2－转子；3－刻度 四 转子流量计 转子最大截面处所对应的刻度 转子流量计(rotary flowmeter)流量计称为变截面流量计，即压力差几乎保持不变，而收缩的截面积随流量变化。 动画05 四 转子流量计 对于特定的转子流量计，当待测流体给定后，流量的大小仅仅取决于转子与玻璃管之间的环隙面积。此时，流体流经该环隙截面时，其流量与压力差的关系相