化工原理上冊(cè)天津大學(xué)柴誠(chéng)敬13－14學(xué)時(shí)

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1、第一章流體流動(dòng)1.8流量的測(cè)量1.8.1測(cè)速管1.8.2孔板流量計(jì)1孔板流量計(jì)孔板流量計(jì)(orificeflowmeter)是利用孔板對(duì)流體的節(jié)流作用，使流體的流速增大，壓力減小，以產(chǎn)生的壓力差作為測(cè)量的依據(jù)。動(dòng)畫032圖1-29孔板流量計(jì)孔板流量計(jì)孔板縮脈3取孔板上游尚未收縮的流動(dòng)截面為1-1，下游截面宜放在縮脈處，以便測(cè)得最大壓差讀數(shù)，但由于縮脈的位置及其截面積難于確定，故以孔板處為下游截面0-0’，在1-1和0-0’兩截面之間列機(jī)械能衡算方程，并暫時(shí)略去能量損失，可得或?qū)懗?1-109)(

2、1-110)孔板流量計(jì)4引入校正系數(shù):C1，校正因忽略能量損失帶來的偏差。應(yīng)用不可壓縮流體的連續(xù)性方程孔板小孔截面積管道截面積孔板流量計(jì)5角接取壓法：通常的做法是將上、下游兩個(gè)測(cè)壓口裝在緊靠著孔板前后的位置上?？装辶髁坑?jì)6引入校正系數(shù):C2，校正上、下游測(cè)壓口的位置影響。整理式1-110可得(1-111)孔板流量計(jì)7令，則上式變?yōu)?1-112)體積流率為(1-113)孔板流量計(jì)8C0稱為流量系數(shù)或孔流系數(shù)，其值與Re、面積比A0/A1以及取壓法有關(guān)，需由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。孔板流量計(jì)質(zhì)量流率(1-114)

3、9圖1-30流量系數(shù)與Re的關(guān)系10孔板流量計(jì)制造簡(jiǎn)單，安裝與更換方便，其主要缺點(diǎn)是流體的能量損失大，A0/A1越小，能量損失越大?？装辶髁坑?jì)的永久能量損失，可按下式估算(1-117)孔板流量計(jì)11孔板流量計(jì)安裝位置的上、下游都要有一段內(nèi)徑不變的直管作為穩(wěn)定段，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，其上游直管長(zhǎng)度至少應(yīng)為10d1，下游長(zhǎng)度至少為5d1。孔板流量計(jì)12第一章流體流動(dòng)1.8流量的測(cè)量1.8.1測(cè)速管1.8.2孔板流量計(jì)1.8.3文丘里流量計(jì)13文丘里流量計(jì)為減少流體節(jié)流造成的能量損失，可用一段漸縮漸擴(kuò)的短管代替

4、孔板，這就構(gòu)成了文丘里（venturiflowmeter）流量計(jì)。當(dāng)流體在漸縮漸擴(kuò)段內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流速變化平緩，渦流較少，于喉頸處（即最小流通截面處）流體的動(dòng)能達(dá)最高。此后，在漸擴(kuò)的過程中，流體的速度又平緩降低，相應(yīng)的流體壓力逐漸恢復(fù)。如此過程避免了渦流的形成，從而大大降低了能量的損失。14圖1-31文丘里流量計(jì)文丘里流量計(jì)15由于文丘里流量計(jì)的工作原理類似于孔板流量計(jì)，在1-1’和0-0’兩截面之間列機(jī)械能衡算方程，得到與孔板流量計(jì)相同的公式，流率可按下式計(jì)算文氏流量計(jì)的流量系數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)測(cè)定一

5、般為0.98~0.99。文丘里流量計(jì)16通常文丘里流量計(jì)上游的測(cè)壓點(diǎn)距管徑開始收縮處的距離至少應(yīng)為管徑的1/2長(zhǎng)度，而下游測(cè)壓口設(shè)在喉頸處。文丘里流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是能量損失小，但不如孔板那樣容易更換以適用于各種不同的流率測(cè)量；文丘里管的喉頸是固定的，致使其測(cè)量的流率范圍受到實(shí)際的限制。文丘里流量計(jì)17第一章流體流動(dòng)1.8流量的測(cè)量1.8.1測(cè)速管1.8.2孔板流量計(jì)1.8.3文丘里流量計(jì)1.8.4轉(zhuǎn)子流量計(jì)18轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)(rotaryflowmeter)流量計(jì)稱為變截面流量計(jì)，即壓力差幾乎

6、保持不變，而收縮的截面積隨流量變化。動(dòng)畫0519圖1-32轉(zhuǎn)子流量計(jì)1－錐形玻璃管；2－轉(zhuǎn)子；3－刻度轉(zhuǎn)子流量計(jì)20對(duì)于特定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，當(dāng)待測(cè)流體給定后，流量的大小僅僅取決于轉(zhuǎn)子與玻璃管之間的環(huán)隙面積。此時(shí)，流體流經(jīng)該環(huán)隙截面時(shí)，其流量與壓力差的關(guān)系相當(dāng)于流體流經(jīng)孔板流量計(jì)孔口的情況(1-121)轉(zhuǎn)子流量計(jì)21轉(zhuǎn)子流量計(jì)由專門廠家生產(chǎn)。通常廠家選用水或空氣分別作為標(biāo)定流量計(jì)的介質(zhì)。因此，當(dāng)測(cè)量其它流體時(shí)，需要對(duì)原有的刻度加以校正。轉(zhuǎn)子流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是能量損失小，測(cè)量范圍寬。但耐溫、耐壓性差。轉(zhuǎn)子

7、流量計(jì)22第一章流體流動(dòng)1.9非牛頓型流體的流動(dòng)1.9.1非牛頓型流體的流動(dòng)特性23非牛頓型流體的流動(dòng)特性流動(dòng)特性不遵循牛頓黏性定律的流體統(tǒng)稱為非牛頓型流體。n為流動(dòng)特性指數(shù)，K稱為稠度系數(shù)。許多非牛頓型流體，在很大的剪切速率范圍內(nèi)，都可以用如下冪律形式的方程來描述(1-122)24根據(jù)剪應(yīng)力與速度梯度（亦稱剪切速率）關(guān)系的不同，可將非牛頓型流體區(qū)分為若干類型。非牛頓型流體的流動(dòng)特性25圖1-33流體的流變圖a?牛頓型流體；b?假塑性流體；c?脹塑性流體；d?賓漢塑性流體非牛頓型流體的流動(dòng)特性2

8、6大多數(shù)非牛頓型流體屬于此種類型（如圖1-33中的b線），如聚合物溶液或熔融體、油脂、淀粉溶液等。表觀黏度對(duì)于假塑性流體，表觀黏度隨剪切速率的增加而減小，故n<1。一、假塑性流體(Pseudoplasticfluid)27二、脹塑性流體(dilatantfluid)n>1時(shí)稱為脹塑性流體（圖1-33的c線）。這類流體在流動(dòng)時(shí)，表觀黏度隨剪切速率的增大而增大。某些濕沙，含有硅酸鉀、阿拉伯樹膠等的水溶液均屬于脹塑性流體。28三、賓漢塑性流體(Binghamplasticfluid)(1-125)某些