第十一章流速及流量测量_机械工程测试技术.ppt

机械工程测试技术—— 流速与流量测量（2） 内容 1、流速测量方法 2、流量测量方法 3、测量装置的标定 重点：掌握各种流速与流量测量方法的原理、特点及应用场合 流速：流体在管道流动的速度V 单位：m/s、 mm/s 基本方法 测压管测速 热线风速仪 激光测速仪（下章介绍） 测压管测速 不可压缩性流体（密度ρ是常数） 流体速度v与流体总压p0以及静压ps关系为： 可压缩性流体（密度ρ随速度变化） 流体速度v与流体总压p0以及静压ps关系为： 可压缩性修正系数ε根据马赫数M大小（和流速有关）取值 利用总压、静压或两者之差可以求出流体流速 测压管测速 总压测量 流体绕流时，物体上有些点上流体完全滞止（速度为零），这些点上的压力被称为滞止压力，也叫做流体总压，在该点引出的压力就是总压 测压管测速 静压测量 流体绕流时，流体的压力等于未扰动流体的压力，这些点的压力被称为流体静压，在该点引出的压力就是静压 静压测量有两种方法:与流速方向垂直取压 利用在通道壁面或绕流物体表面开静压孔 利用尺寸较小具有一定形状的测压管插入流体中测量 测压管测速 一般测压管的设计制造要求： 在惯性不大的情况下，测压管感受部分的尺寸尽量小 对流动偏斜角不灵敏 在M变化较大的范围内，测压管的校正系数要稳定 毕托管 将测压装置总压管和静压管组合在一起，同时测量总压与静压之差的复合测压管 Ku为校正系数（一般小于1） 特点：结构简单，使用方便，制 造容易，价格便宜，坚固 可靠 毕托管 L形毕托管 静压孔可以是沿侧面分布（等距）的小孔或狭缝；测量值对流动方向很敏感 T形毕托管 为两根针管弯成L形，焊在一起。 迎气流压力孔测总压，另一压力孔测静压，这种测压管对流动方向变化敏感 圆柱形复合测压管——流向 原理 在一个圆柱形的支杆上，离开端部一定距离（一般大于2d）并垂直于杆子轴线的平面上有三个孔，中间一个孔用来测量流体总压，两侧孔与中间孔对称，并相隔一定的角度，用来测量流动方向 需要三个压力计： 两个侧孔——压力计——调整测流方向 中孔＋侧孔（1个）——压力计——压差 中孔——压力计——中孔与大气的压差 热线风速仪 ——测量流体的平均速度、脉动速度等流体参数 原理 将一根通电加热的细金属丝（称热线）置于气流中，热线在气流中的散热量与流速有关，而散失热量导致热线温度变化而引起电阻变化，流速信号即转变成电信号。 工作模式： ①恒流式。通过热线的电流保持不变，温度变化时，热线电阻改变，因而两端电压变化，由此测量流速 ②恒温式。热线的温度保持不变，如保持150℃，根据所需施加的电流可度量流速 恒温式比恒流式应用更广泛 风速仪探头 热线探头 长度0.5～2毫米，直径1～10微米，材料为铂、钨或铂铑合金 优点：热惯性小，频率响应范围宽；工作温度高，最高可达800℃ 缺点：强度低、承受电流小、不适应在液体或带颗粒气流中工作 热膜探头 很薄(厚度小于0.1微米)金属膜代替金属丝，但多测量液体流速 优点：强度高，可在恶劣流场中工作，热传导损失小，信噪比高 缺点：频响窄，工作温度低，测量精度不高，损坏不易修复 组合式:用以测量各个方向的速度分量 风速仪探头 测量电路 热线风速仪的传递函数是一个一阶惯性系统，该系统的带宽在0~10kHz之间，很容易适用于多数紊流检测，以及满足检测涡旋要求 测量流体脉动流速时，必须考虑热线的热惯性（时间常数） 采用细和短的热线 在电子线路上采取补偿方法——恒温型 风速仪探头 KA31 热线式风速仪 2、流量测量 定义 瞬时流量：单位时间流过某截面的流体的量——q 累计流量：瞬时流量的积分——Q 平均流量：累计流量除以相应的时间 表示法 质量流量 重量流量 体积流量 累计流量 测量方法——容积式、速度式、质量式、节流式 应用：水、气、油等流体的流量 2、流量测量 容积式：分割——计量 利用机械测量元件，把流体连续不断地分割成单个已知的体积V部分 根据计量室逐次、重复地充满和排放该体积部分流体的次数n，来测量流量体积总量 种类 椭圆齿轮流量计 腰轮流量计 刮板流量计 湿式气体流量计 测量：转轴计数 2、流量测量 容积式 测量误差 测量累计流量准确度很高；测量瞬时流量，误差较大 考虑因素 （1）滑漏量:齿轮等运动部件与壳体间存在间隙引起； （2）