試論流速與流量的測(cè)定.ppt

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1、1.7流速和流量的測(cè)定1.7.1畢托管1.7.2孔板流量計(jì)1.7.3文丘里流量計(jì)1.7.4轉(zhuǎn)子流量計(jì)流速和流量的測(cè)定化工中流量測(cè)定的方法很多，原理各不相同。常見(jiàn)的流量計(jì)有渦輪流量計(jì)、畢托管、孔板流量計(jì)，文丘里流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)。本節(jié)以流體運(yùn)動(dòng)的守恒原理為基礎(chǔ)的三種測(cè)定裝置的工作原理。畢托管的測(cè)速原理畢托管又稱測(cè)速管，如圖所示?？疾鞆膱D中A點(diǎn)到B點(diǎn)的流線，由于B點(diǎn)的速度為零，B點(diǎn)的總勢(shì)能等于A點(diǎn)的勢(shì)能與動(dòng)能之和。B點(diǎn)稱為駐點(diǎn)，利用駐點(diǎn)B與A點(diǎn)的勢(shì)能差可以測(cè)得管中的流速。在A、B兩點(diǎn)間列機(jī)械能衡算式1.7.1畢托管畢托管的測(cè)速原理-能量衡算測(cè)速管安

2、裝在管路中，A、B兩點(diǎn)在同一水平內(nèi)，于是1.7.1畢托管測(cè)速管測(cè)量的是點(diǎn)速度，可以測(cè)出截面的速度分布，進(jìn)行積分，計(jì)算平均速度。應(yīng)用時(shí)測(cè)出管內(nèi)最大流速，查圖，求出管內(nèi)的平均流速。畢托管的安裝實(shí)際畢托管為右圖的形式。安裝有以于要求。（1）保證測(cè)量點(diǎn)位于均勻流段。測(cè)量點(diǎn)的上、下游有50d以上的直管長(zhǎng)度，至少有（8～10）d。（2）保證畢托管口截面嚴(yán)格垂直于流動(dòng)方向，任何偏離降低實(shí)際流速。（3）畢托管直徑d0小于管徑d的1/50。1.7.1畢托管解：50℃空氣的密度為ρ=1.14kg/m3空氣流經(jīng)直徑為300mm的管道，管中心放置畢托管測(cè)量其流量。已知

3、壓差計(jì)讀數(shù)R為15mm（指示液為水），測(cè)得點(diǎn)表壓為4kPa，試計(jì)算管道中空氣的質(zhì)量流量。例1–11Remax=dumaxρ/μ=0.3×1.01×1.14/1.96×10-3=2.8×105查得u/umax為0.82則u=0.82×16.1=13.2m/s質(zhì)量流量為qm=πd2uρ/4=0.785×0.32×13.2×1.14=1.06kg/s1、孔板流量計(jì)結(jié)構(gòu)1.7.2孔板流量計(jì)2、測(cè)量原理原理：流體通過(guò)孔口時(shí)，由于流道截面積突然縮小，流速增大，使流體動(dòng)能增加，靜壓能減小。在孔板前后產(chǎn)生壓強(qiáng)差，根據(jù)U形壓強(qiáng)計(jì)測(cè)出壓差，求出管道中流體的流量。縮

4、脈：由于流體流動(dòng)的慣性，流動(dòng)截面的收縮影響會(huì)波及到孔板上、下游地區(qū)，流體流過(guò)孔板以后還會(huì)繼續(xù)收縮，直到孔板下游某處，這里流道截面最小，稱為縮脈?？s脈離孔口的距離與流體的流動(dòng)的Re有關(guān)，還和孔與管道截面積的比值有關(guān)。1.7.2孔板流量計(jì)3、孔板流量計(jì)流量的計(jì)算式推導(dǎo)工作原理可用能量衡算方程推導(dǎo)。取上游流體截面尚未收縮處為1-1′，縮脈處為2-2′截面，在兩截面間列柏努利方程，不考慮能量損失，則有：1.7.2孔板流量計(jì)（水平管道）可得根據(jù)流體連續(xù)性方程：u1A1=u2A2，代入式得：1.7.2孔板流量計(jì)考慮流體通過(guò)孔板時(shí)的能量損失，縮脈處A2和u2

5、難以確定，孔口的截面積A0已知，以A0代替A2，以孔口處的壓強(qiáng)p0和流速u0代替p2和u2，則上式為：C1-校正系數(shù)實(shí)際連接U形管壓強(qiáng)計(jì)兩測(cè)壓孔不在1-1′截面和孔口處，而是緊靠孔板前后的位置上。U形管壓強(qiáng)計(jì)測(cè)出的壓強(qiáng)差不是(p1-p0)，而是緊靠孔板前后的壓強(qiáng)差，以(pa-pb)表示。這樣引入一校正系數(shù)C2，上式即為：1.7.2孔板流量計(jì)A0、A1、C1、C2是常數(shù)根據(jù)u0即可計(jì)算流體的流量：C0稱為流量系數(shù)。C0與面積比、阻力損失、孔口形態(tài)、測(cè)壓方式、加工光潔度、孔板厚度、管壁粗糙度和雷諾準(zhǔn)數(shù)Re有關(guān)。只有在C0確定的情況下，才能計(jì)算出實(shí)際

6、的流量。若用U形壓強(qiáng)計(jì)測(cè)定孔板前后的壓差，壓強(qiáng)計(jì)的讀數(shù)為ΔR，則，pa-pb=gR(ρi-ρ)，代入得1.7.2孔板流量計(jì)4、流量系數(shù)C0C0的數(shù)值通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得。對(duì)于測(cè)壓方式、加工狀況、結(jié)構(gòu)尺寸等已定的標(biāo)準(zhǔn)孔板，C0是雷諾數(shù)Re與面積比m的函數(shù)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的C0見(jiàn)圖。當(dāng)Re增大到一定值后，C0不再隨Re而變化。實(shí)際測(cè)量流量時(shí)，Re就應(yīng)在這一范圍。流量系數(shù)C0的范圍一般在0.6～0.7之間。1.7.2孔板流量計(jì)5、孔板流量計(jì)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，安裝方便，得到廣泛的使用。不足之處在于局部阻力較大，孔口邊緣容易被流體腐蝕或磨損，因此要定期進(jìn)行校正

7、，同時(shí)流量較小時(shí)難以測(cè)定。為恒截面變壓差流量計(jì)。1.7.2孔板流量計(jì)6、孔板流量計(jì)的安裝和阻力損失孔板流量計(jì)安裝時(shí)，在上游和下游必須分別有(15～40)d和(5～10)d的直管距離?？装辶髁坑?jì)的缺點(diǎn)是阻力損失比較大、不能測(cè)量小流量的流體?？装辶髁坑?jì)的阻力損失可以通過(guò)下式來(lái)計(jì)算。1.7.2孔板流量計(jì)ζ值一般在0.8左右1.7.3文丘里流量計(jì)孔板流量計(jì)能耗過(guò)多是不合理的。只要改變流道的突然擴(kuò)大和突然縮小，就可以降低阻力損失。文丘里流量計(jì)就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)。為了避免流量計(jì)長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，通常采用收縮角大于擴(kuò)張角。收縮角一般為15o～25o，擴(kuò)張角一般為5

8、o～7o。文丘里管的流量系數(shù)CV約為0.98～0.99。文丘里流量計(jì)阻力損失為文丘里流量計(jì)流量與測(cè)壓計(jì)讀數(shù)間的關(guān)系為：1.7.3文丘里流量計(jì)CV流量系