流速的流量的测定.ppt

1.7 流速和流量的测定 1.7.1 毕托管 1.7.2 孔板流量计 1.7.3 文丘里流量计 1.7.4 转子流量计 流速和流量的测定 化工中流量测定的方法很多，原理各不相同。常见的流量计有涡轮流量计、毕托管、孔板流量计，文丘里流量计和转子流量计。 本节以流体运动的守恒原理为基础的三种测定装置的工作原理。 毕托管的测速原理 毕托管又称测速管，如图所示。 考察从图中A点到B点的流线，由于B点的速度为零，B点的总势能等于A点的势能与动能之和。B点称为驻点，利用驻点B与A点的势能差可以测得管中的流速。在A、B两点间列机械能衡算式 毕托管的测速原理-能量衡算 测速管安装在管路中，A、B两点在同一水平内，于是 毕托管的安装 实际毕托管为右图的形式。安装有以于要求。 （1）保证测量点位于均匀流段。测量点的上、下游有50d以上的直管长度，至少有（8～10）d。 （2）保证毕托管口截面严格垂直于流动方向，任何偏离降低实际流速。 （3）毕托管直径d0小于管径d的1/50。 解： 50℃空气的密度为ρ=1.14 kg/m3 Remax = dumaxρ/μ = 0.3×1.01×1.14/1.96×10-3 = 2.8×105 查得 u/umax为0.82 则 u = 0.82×16.1=13.2m/s 质量流量为 qm =πd2uρ/4 =0.785×0.32×13.2×1.14 =1.06kg/s 2、测量原理 原理：流体通过孔口时，由于流道截面积突然缩小，流速增大，使流体动能增加，静压能减小。在孔板前后产生压强差，根据U形压强计测出压差，求出管道中流体的流量。 缩脉：由于流体流动的惯性，流动截面的收缩影响会波及到孔板上、下游地区，流体流过孔板以后还会继续收缩，直到孔板下游某处，这里流道截面最小，称为缩脉。 缩脉离孔口的距离与流体的流动的Re有关，还和孔与管道截面积的比值有关。 3、孔板流量计流量的计算式推导 工作原理可用能量衡算方程推导。取上游流体截面尚未收缩处为1-1′，缩脉处为2-2′截面，在两截面间列柏努利方程，不考虑能量损失，则有： 根据流体连续性方程： u1A1 = u2A2 ，代入式得： 实际连接U形管压强计两测压孔不在1-1′截面和孔口处，而是紧靠孔板前后的位置上。U形管压强计测出的压强差不是(p1-p0)，而是紧靠孔板前后的压强差，以(pa-pb)表示。这样引入一校正系数C2，上式即为： 根据u0即可计算流体的流量： C0称为流量系数。C0与面积比、阻力损失、孔口形态、测压方式、加工光洁度、孔板厚度、管壁粗糙度和雷诺准数Re有关。 只有在C0确定的情况下，才能计算出实际的流量。 4、流量系数C0 C0的数值通过实验测得。对于测压方式、加工状况、结构尺寸等已定的标准孔板，C0是雷诺数Re与面积比m的函数。 实验测得的C0见图。当Re增大到一定值后，C0不再随Re而变化。实际测量流量时，Re就应在这一范围。 流量系数C0的范围一般在0.6～0.7之间。 5、孔板流量计的特点 结构简单，制造容易，安装方便，得到广泛的使用。 不足之处在于局部阻力较大，孔口边缘容易被流体腐蚀或磨损，因此要定期进行校正，同时流量较小时难以测定。 为恒截面变压差流量计。 6、孔板流量计的安装和阻力损失 孔板流量计安装时，在上游和下游必须分别有(15～40)d和(5～10)d的直管距离。 孔板流量计的缺点是阻力损失比较大、不能测量小流量的流体。孔板流量计的阻力损失可以通过下式来计算。 1.7.3 文丘里流量计 孔板流量计能耗过多是不合理的。只要改变流道的突然扩大和突然缩小，就可以降低阻力损失。文丘里流量计就是根据这一原理设计。 为了避免流量计长度过长，通常采用收缩角大于扩张角。收缩角一般为15o～25o，扩张角一般为5o～7o。文丘里管的流量系数CV约为0.98～0.99。 文丘里流量计 阻力损失为 文丘里流量计流量与测压计读数间的关系为： 例1-12 孔板流量计的设计计算 用159×45 mm的钢管输送20 ℃的水，已知流量范围为50～200 m3/h。指示液为水银，读数误差为1 mm。试设计一流量计，要求读数误差小于5 %，阻力损失尽可能小。 解：已知 d=0.15 m，μ=0.001 Pa·s，ρ=1000 kg/m3，ρi=13600 kg/m3 qVmin = 50/3600 = 0.014 m3/s qVmax = 200/3600 = 0.056 m3/s umin = qVmin / A=0.014×4/0.152 π =0.