化工原理第一章1-6.ppt

4) 变截面流量计--转子流量计 a. 结构： 转子（金属或其它材质） b.原理： 转子流量计是变截面定压差流量计。浮子与锥管间环形截面积随流量而变。浮子在锥形管中的位置高低即反映流量的大小。 当压力差与转子的净重力相等时，转子处于平衡状态，即停留在一定位置上。在玻璃管外表面上刻有读数，根据转子的停留位置，即可读出被测流体的流量。 垂直锥形玻璃锥管 转子承受的压力差 = 转子的重力-流体对转子的浮力 设Vf为转子的体积，Af为转子最大部分截面积，ρf为转子的密度，ρ为被测液体的密度。当转子处于平衡时： 1 1 0 0 p0 转子流量计 测量原理： 先按理想流体推导。 在1-1面、 0-0面间列伯努利方程： 若将转子视为一圆柱体，有： 对转子作受力分析： */111 转子流量计 考虑到实际转子不是圆柱状、流体非理想，将上式加一校正系数，得： */111 转子流量计 对照：孔板流量计 */111 由于孔板的厚度很小，一般为6~12毫米，所以不能把下游测压口正好装在孔板上。比较常用的方法是角接取压法，就是把上、下游两个测压口装在紧靠孔板前后位置上，所测得的压差为(pa-pb)，不等于(p1-p0)， 所以又应引进另一校正系数C2 用来校正上、下游测压口的位置。取压口在法兰上   * 1)测速管（皮托管） a.两根互成直角的同心套管，外管前端开有若干测压小孔. b.U形管测压计 1.结构: 2.要求: ①流体清洁 ② 测量时与管道方向平行 ③A.B相距不太远，流体与A.B段测压管的摩擦阻力忽略。 ④ 测速管外径≤1/50流体输送管内径 （保障误差≤ 7％） A B 3. 测量原理： A处流体总能量 B处 因A、B很近，hfA-B≈0,且pA ≈pB 于是： 动压头在毕托管中由U形计的静压能形式体现其大小为： B 冲压头 4. 注意：Pitot管是测量点速（线速度） 测umax?平均速度?流量 Remax=?umaxd/? 例 50℃的空气流经内径为300mm的管道，管中心安装了测速管。已知U形管压差计读数R为15mmH2O柱，测量点压力为400mmH20柱(表压)。试计算管路中空气的质量流量。 解：标准状态下空气的密度为1.293kg/m3，则操作条件下空气的密度为 已知u形管压差计内的指示液为水，其密度ρ＝l000kg/m3，压差计读数R=0.015m。因测速管安装在管道中心，则可求得最大流速 由附录查得50℃空气的粘度 查图，得 则 则管路中空气的质量流量为 5.安装 要使测速管正对流体流向 皮托管不宜太粗，以减少对流动的干扰，一般应选取皮托管的直径小于管径的1/50。 为了保证测速管安装在速度分布的稳定段，测量点上、下游的直管长度最好大于50倍的管径，测量点前后l直≥50di； 6.特点 优点：流动阻力小，拆装方便，主要用于大管径气体流速或大气中风速的测量 缺点：测压孔小，易堵塞，因此不宜用于测量含固体粒子的流体速度。不能直接测出平均流速，压差小，不易读准。 2） 孔板式流量计 在管道内插一片与管轴相垂直并在中央开有锐孔的金属板，圆孔与管子同心，在该板两侧管壁上有测压孔分别与一个U型管压差计相连，这样构成的装置称为孔板流量计。 1.结构： 流体流到孔口时，流股截面收缩，通过孔口后，流股还继续收缩，到一定距离（约等于管径的1/3至2/3倍）达到最小，然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面，流股截面最小处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉。因此，当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量越大，所产生的压强差越大。因此，利用测量压强差的方法就可测量流体流量。 2.原理： 0 　　在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂不计能量损失： 变形得 2 1 R A1 A0 A2 3.流量测量方程式的推导: （1）实际有能量损失； （2）缩脉处A2未知。 问题： 解决方法：用孔口速度u0替代缩脉处速度u2，引入校正系数 C 由连续性方程得： 带入得： 注意：流量计所测的流量范围，最好是落在α为定值的区域里。设计合适的孔板流量计，其α值为0.6~0.7。 孔板一定，取压方式一定，即采用角接取压法 气体孔板流量计的流量公式 气体的绝热指数γ 压差比值（P1-P2）/P1 截面积比值A0/A1有关 影响体积膨胀系数εγ的因素 b.设计型计算：先在α =0.6~0.7的范围内取值，并且根据Re≥Rec及 α直接读出A0/A1，求得d0，再进行校核。 问题：α与Re有关，而u1又为未知，故无法计算Re值。 a.操作型计算：先假设Re大于Rec（Rec为极限允许值或限度值） 由A0/A1从关系图中查得α （常数区），用式1-75计