第6节 流量和流速的测量
化工原理-1章流体流动
yi为各物质的摩尔分数,对于理想气体,体积分数与摩尔分数相等。
②混合液体密度计算
假设液体混合物由n种物质组成,混合前后体积
不变,各物质的质量百分比分别为ωi,密度分 别为ρi
n 1 2 混 1 2 n
1
例题1-1 求甲烷在320 K和500 kPa时的密度。
第一节 概述
流体: 指具有流动性的物体,包括液体和气体。
液体:易流动、不可压缩。 气体:易流动、可压缩。 不可压缩流体:流体的体积不随压力及温度变化。
特点:(a) 具有流动性 (b) 受外力作用时内部产生相对运动
流动现象:
① 日常生活中
② 工业生产过程中
煤气
填料塔 孔板流量计
煤气
水封
泵 水池
水
煤 气 洗 涤 塔
组分黏度见---附录9、附录10
1.2.1 流体的压力(Pressure) 一.定义
流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体 的压强,工程上一般称压力。
F [N/m2] 或[Pa] P A
式中 P──压力,N/m2即Pa(帕斯卡);
F──垂直作用在面积A上的力,N;
A──作用面积,m2。
工程单位制中,压力的单位是at(工程大气压)或kgf/cm2。 其它常用的压力表示方法还有如下几种: 标准大气压(物理大气压)atm;米水柱 mH2O; 毫米汞柱mmHg; 流体压力特性: (1)流体压力处处与它的作用面垂直,并总是指向流体 的作用面。
液体:T↑,μ↓(T↑,分子间距↑,范德华力↓,内摩擦力↓) 气体:T↑,μ↑(T↑,分子间距有所增大,但对μ影响不大, 但T↑,分子运动速度↑,内摩擦力↑)
压力P 对气体粘度的影响一般不予考虑,只有在极高或极 低的压力下才考虑压力对气体粘度的影响。
流体力学中的流体流量与流速计算
流体力学中的流体流量与流速计算流体力学是研究流体在运动过程中的性质和行为的学科。
其中,流体流量和流速是流体力学中的重要概念,用于描述流体运动的特征和量度。
本文将介绍流体流量与流速的概念及计算方法。
一、流体流量的概念及计算方法流体流量是指单位时间内通过某一截面的流体体积。
按照定义,流体流量的计算公式为:Q = A * v其中,Q表示流体流量,A表示截面面积,v表示流速。
二、流速的概念及计算方法流速是指单位时间内流体通过一个截面的体积。
流速的计算公式可以根据具体情况而定,以下是常见的几种计算方法:1. 定常流的流速计算在定常流动情况下,流体的质量流率和体积流率保持不变。
流速的计算公式为:v = Q / A其中,v表示流速,Q表示流体流量,A表示截面面积。
2. 非定常流的流速计算在非定常流动情况下,流体的流速可能随时间和空间的变化而变化。
针对不同的情况,可以采用不同的方法计算流速,如通过流速图、针对特定位置的流速计算等。
三、流体流量与流速的应用流体流量和流速是流体力学中的基本概念,广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:1. 水泵和液压系统的设计在水泵和液压系统的设计中,流体流量和流速是重要的设计参数。
通过合理计算流体流量和流速,可以确定水泵和液压系统的工作参数,确保其正常运行。
2. 水流和气流的测量与控制在环境监测、水利工程、能源利用等领域,对水流和气流的测量与控制是常见需求。
通过准确计算流体流量和流速,可以帮助实现对水流和气流的精确测量和控制。
3. 管道流量的计算与优化对于管道流动问题,合理计算流体流量和流速有助于分析和优化管道系统的性能。
通过调整管道直径、流速等参数,可以实现管道系统的节能、减压等目标。
四、总结流体流量和流速是流体力学中的重要概念,用于描述流体运动的特征和量度。
在实际应用中,合理计算流体流量和流速,可以帮助我们设计、控制和优化各类流体系统。
因此,对于流体力学中的流体流量与流速的计算方法和应用有深入的了解,对于工程实践具有重要意义。
流速流量计算
流速流量计算在流体力学中,流速是指流体在单位时间内通过其中一表面的流量,而流量则是指单位时间内通过其中一区域的流体体积。
流速和流量之间的关系可通过以下公式来计算:流量=流速×面积其中,流速通常以米/秒(m/s)为单位,而流量通常以立方米/秒(m³/s)为单位。
在一些情况下,流速也可以以升/秒(L/s)为单位,流量以升/秒(L/s)或升/分钟(L/min)为单位。
在实际应用中,有多种方法可以测量流速和流量,下面将介绍几种常用的方法。
1.测量液体流速和流量:-利用流量计:通过安装在管道上的流量计来测量液体的流速和流量。
常见的流量计包括涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等。
-利用压力差:利用管道中的压力差来计算流速和流量。
通过在管道中安装压力传感器,可以测量管道上下游的压力差,并通过公式进行计算。
这种方法适用于非粘性流体。
-利用浮子式流量计:使用浮子式流量计可以直接读取液体流速和流量。
浮子随着液体流动而上升或下降,通过读取浮子的位置来测量流速和流量。
2.测量气体流速和流量:-利用流量计:类似于液体流量计,在气体管道中安装流量计来测量气体的流速和流量。
常见的气体流量计有翼轮流量计、多孔板流量计等。
-利用差压计:利用差压计原理来测量气体的流速和流量。
通过在管道中安装差压传感器,测量管道上下游的压力差,并通过公式进行计算。
这种方法适用于非粘性气体。
-利用速度头或风速传感器:在气体流道中安装速度头或风速传感器,通过测量气体的速度来计算流速和流量。
在实际应用中,还需考虑到流体的密度、温度和压力等因素对流速和流量的影响,需要进行相应的修正计算。
一般来说,流速和流量的测量精度会受到各种因素的影响,因此在测量过程中需要注意选择合适的方法和仪器,并进行必要的修正和校准。
总结:流速和流量的计算可以通过流量计、差压计、浮子式流量计、速度头等方法来实现。
在实际应用中,需要考虑到流体的特性和测量精度等因素,并进行相应的修正和校准。
差压流量计原理
第六节流量测量流体的流量是化工生产过程中的重要参数之一,为了控制生产过程能定态进行,就必须经常了解操作条件,如压强、流量等,并加以调节和控制。
进行科学实验时,也往往需要准确测定流体的流量。
测量流量的仪表是多种多样的,下面仅介绍几种根据流体流动时各种机械能相互转换关系而设计的流速计与流量计。
一、测速管图1-31 测速管1一静压管 2一冲压管测速管又称皮托(Pitot)管,如图1—31所示。
它是由两根弯成直角的同心套管所组成,管的管口是封闭的,在外管前端壁面四周开有若干测压小孔,为了减小误差,测速管的前端经常做成半球形以减少涡流。
测量时,测速管可以放在管截面的任一位置上,并使其管口正对着管道中流体的流动方向,外管与内管的末端分别与液柱压差计的两臂相连接。
根据上述情况,测速管的内管测得的为管口所在位置的局部流体动能u r2/2与静压能p/ρ之和,合称为冲压能,即h A= u r2/2+ p/ρ式中u r—流体在测量点处的局部流速。
测速管的外管前端壁面四周的测压孔口与管道中流体的流动方向相平行,故测得的是流体的静压能p/ρ,即h A=h A-h B= u r2/2测量点处的冲压能与静压能之差∆h为∆h = h A -h B = u r 2/2于是测量点处局部流速为hu r ∆=2 (1—64)式中△h 值由液柱压差计的读数R 来确定。
△h 与R 的关系式随所用的液柱压差计的形式而异,可根据流体静力学基本方程式进行推导。
‘测速管只能测出流体在管道截面上某一点处的局部流速。
欲得到管截面上的平均流速,可将测速管口置于管道的中心线上,以测量流体的最大流速u max ,然后利用图1—19的u/u max 与按最大流速计算的雷诺准数Re max 的关系曲线,计算管截面的平均流速u 。
图中的Re max =du max ρ/μ,d 为管道内径。
·这里应注意,图1—19所表示的u/u max 与Re max 的关系,是在经过稳定段之后才出现的。
化工原理(少学时)课件和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.6流速及流量的测量
p1
2 p0 u 0 u12 z1 g z0 g 2 2
p1 p 0 ( z 0 z1 ) g
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2
2 (u 0 u12 )
15
( p1 p 0 ) A f A f ( z 0 z1 ) g A f
CR相同,同刻度时
qv 2 qv1
1 ( f 2 ) 2 ( f 1 )
式中:1——标定流体;
2——被测流体。
气体转子流量计
qv 2 qv1
1 2
18
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三、安装及优缺点 (1)永远垂直安装,且下进、上出, 安装支路,以便于检修。 ( 2 )读数方便,流动阻力很小,测量 范围宽,测量精度较高; ( 3 )玻璃管不能经受高温和高压,在 安装使用过程中玻璃容易破碎。
小结
2 u2 A2 (稳定流动) g z 1 z 2
2 u1 d 12 u 2 d 2 (圆管内) 2 u12 p1 u2 p2 he gz 2 hf 机械能衡算方程: gz1 2 2
u1 A1 u 2 A2 (不可压缩流体)
64 层流: l u h Re f 要求能够进行 阻力计算式: 直管 d 2 管路计算及分 湍流: f Re, d 2 析: 2 入 0 .5 u le u 简单管路 局部 h f 或hf 2 出 1 d 2
质量流量
qv u0 A0 C0 A0
qm C0 A0 2Rg ( 0 )
C0——流量系数(孔流系数) A0——孔面积。
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第六节 流速和流量的测量
第六节 流速和流量的测量流体的流速和流量是化工生产操作中经常要测量的重要参数。
测量的装置种类很多,本节仅介绍以流体运动规律为基础的测量装置。
1-6-1 测速管测速管又名皮托管,其结构如图1-32所示。
皮托管由两根同心圆管组成,内管前端敞开,管口截面(A 点截面)垂直于流动方向并正对流体流动方向。
外管前端封闭,但管侧壁在距前端一定距离处四周开有一些小孔,流体在小孔旁流过(B )。
内、外管的另一端分别与U 型压差计的接口相连,并引至被测管路的管外。
皮托管A 点应为驻点,驻点A 的势能与B 点势能差等于流体的动能,即22u gZ p gZ p B B A A =--+ρρ由于Z A 几乎等于Z B ,则()ρ/2B A p p u -= (1-61) 用U 型压差计指示液液面差R 表示,则式1-61可写为:()ρρρ/'2g R u -= (1-62) 式中 u ——管路截面某点轴向速度,简称点速度,m/s ;ρ'、ρ——分别为指示液与流体的密度,kg/m 3;R ——U 型压差计指示液液面差,m ; g ——重力加速度,m/s 2。
显然,由皮托管测得的是点速度。
因此用皮托管可以测定截面的速度分布。
管内流体流量则可根据截面速度分布用积分法求得。
对于圆管,速度分布规律已知,因此,可测量管中心的最大流速u max ,然后根据平均流速与最大流速的关系(u/ u max ~Re max ,参见图1-17),求出截面的平均流速,进而求出流量。
为保证皮托管测量的精确性,安装时要注意:(1)要求测量点前、后段有一约等于管路直径50倍长度的直管距离,最少也应在8~12倍;(2)必须保证管口截面(图1-32中A 处)严格垂直于流动方向; (3)皮托管直径应小于管径的1/50,最少也应小于1/15。
皮托管的优点是阻力小,适用于测量大直径气体管路内的流速,缺点是不能直接测出平均速度,且U 型压差计压差读数较小。
化工原理 第一章 流速和流量的测量
(5)测速管安装于管路中,装置头部和垂直引出部 分都将对管道内流体的流动产生影响,从而造成测 量误差。因此,除选好测点位置,尽量减少对流动 的干扰外,一般应选取皮托管的直径小于管径的 1/50。 (6)测速管对流体的阻力较小,适用于测量大直径 管道中清洁气体的流速,若流体中含有固体杂质时 ,易将测压孔堵塞,故不宜采用。
速:
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R
R
R
qV 0 urdA 0 ur 2rdr 2 0 rurdr
u qV A
(2)根据管内的最大流速与平均流速之间的关系, 测出管内的最大流速,然后确定平均流速及流量。 该法要使用试差法,其具体步骤为: ①假设流型(层流或湍流); ②由最大流速计算平均流速(如u=0.5umax); ③校核流型(与假设流型是否相符)。 (3)根据皮托管测量管中心的最大流速,利用关系 曲线(图1-38)查取最大速度与平均速度的关系, 求出截面的平均速度,进而计算出流量。
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【说明】洗涤液(水)从喉管加入时,气液两相 间相对流速很大,液滴在高速气流下雾化,尘粒 被水湿润。尘粒与液滴或尘粒与尘粒之间发生激 烈碰撞和凝聚。在扩散管中,气流速度减小,压 力回升,以尘粒为凝结核的凝聚作用加快,凝聚 成粒径较大的尘粒,而易于被捕集。
文丘里除尘器
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4
d12
0.1252
4
管道的Re:
Re
d1 u1
0.125 880 1.1 0.67 103
1.81105
Re c
故假设正确,以上计算有效。苯在管路中的流量为:
qV=48.96 m3/h
流速和流量的测定
优点:读取流量方便,测量精度高,能量损失很小,测量 范围宽,可用于腐蚀性流体的测量,流量计前后无须保留 稳定段。 缺点:流量计管壁大多为玻璃制品,不能经受高温和高压, 一般不能超过120℃和392~490kPa,在安装使用过程中也容 易破碎,且要求垂直安装。
qv1
qv2
转子流量计
P V f g( f ) Af
当用固定的转子流量计测量某流体的流量时,式中Vf 、 Af 、f 、均为定值,所以Δp亦为恒定,与流量大小无关 当转子稳定于某位置时,环隙面积为固定值,因此, 流体流经环隙的流量与压力差的关系可借流体通过孔板 流量计锐孔的情形进行描述,即
毕托管与点速度
2 R( ) g
umax
例1-19解题思路
u qm u Re max umax umax
2 gR
0
T0 P T P0
孔板流量计
利用孔板两侧压力差测定流体的流量
分析处理方法:
1.按=0处理 2.考虑≠0的情况 3.考虑取压方法的影响
2
d0
A0
A1
d 1 0.3 0.15 0.082m
A0
4
d0 0.785 0.0822 0.00528m 2
2
由式(1-71a)可求得最大流量的压差计读数Rmax为
Rmax q v max
2
2 2 C0 A0 2 g
空气流动的流体力学原理—压强、流速和流量的测定
管道风速和风量的测定
风速和风量测定一般用到以下仪器设备:
1.毕托管
2.U型压力计
3.橡胶管
4.卷尺或钢尺
5.胶带
6.记号笔
1.确定测定截面和测点;
2.在毕托管上标注测点位置;
3.准备U型压力计;
4.逐点测定动压;
5.记录数值与计算
1.确定测定截面和测点
管径/mm
130
130-200
200-450
450-650
环数
1
2
3
4
(1)用卷尺或钢尺测量管道直径;
1
0.707R
0.5R
0.409R
0.354R
(2)根据下表确定环数和测点。
2
0.707R
0.5R
0.409R
0.354R
2.在毕托管上标注测点
3
0.866R
0.707R
0.612R
4
0.866R
0.707R
H d 2 ~ H dn ) 2
n2
在测定动压时,有时会碰到某些测点的读数出现零值或负值的情况,
这是由于气流很不稳定而出现旋涡所产生的。在上式计算平均动压时,应
将负值当作零计算,测点数n仍包括该测点在内。
习题讲解:
7、计算1200m高空大气的空气重度(假设空气等温变化)
解释:
大气压力:海拔高度每升高1000 m,相对大气压力大约降低12%;
的性能曲线和风网的特性曲线画在同一个坐标图上,两条曲线的交点。
二、离心式通风机的工作点
✓
P H
R1
R
A1
A
PA (H )
A
流速、流量测量
流 管
流 面
充满于流管中的流体称为流束。
若流管的横截面积为无穷小,所得 流束为元流(微元流束)。
由无穷多元流组成的总的流束称为总流,即封闭曲线 取在流场边界上。
过流断面,流量,断面平均流速
与流束中所有流线垂直的横截面称为过流断面 (过水断面)。
恒定流动的连续性方程
2
——流体的质量守恒定律
1
2
以微元流管为控制体:
1
dt时间内,流入控制体的流体质量=流出的流体质量
u1dA1dtρ1 = u2dA2dtρ2
对不可压流ρ1=ρ2= C ,得
u1dA1= u2dA2 —— 恒定不可压元流
或
dQ1= dQ2
连续性方程
对整个总流过流断面积分
并据流量公式
—运动粘度,(m2/S)。
5. 管流类型
(1) 单相流和多相流
管道中只有一种均匀状态的流体流动称为单相 流;两种以上不同相流体同时在管道中流动称为多 相流。
(2) 可压缩和不可压缩流体的流动 流体可分为可压缩流体和不可压缩流体, 所
以流体的流动也可分为可压缩流体流动和不可压 缩流体流动两种。
(3) 稳定流和不稳定流 当流体流动时,若其各处的速度和压力仅和流
的相对变化率: k 1 V V P
k —流体的体积压缩系数,(1/Pa); V —流体的原体积,(m3);
P —流体压力增量,(Pa);
V —流体体积变化量,(m3);
膨胀系数: 在一定的压力下,流体温度变化时其体积的
相对变化率,即 :
1 V
V T
—流体的体积膨胀系数(1/℃);
V —流体的原体积,(m3);
化工原理 第一章 流速和流量的测量
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d12
0.1252
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管道的Re:
Re
d1 u1
0.125 880 1.1 0.67 103
1.81105
Re c
故假设正确,以上计算有效。苯在管路中的流量为:
qV=48.96 m3/h
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三、文丘里(Venturi)流量计
1、文氏流量计的结构及特点 【结构】用一段渐缩、渐扩管代替孔板,所构成的 流量计称为文丘里流量计或文氏流量计。 【特点】当流体经过文丘里管时,由于均匀收缩和 逐渐扩大,流速变化平缓,涡流较少,故能量损失 比孔板大大减少。
qV C0 A0
2Rg (0 )
0.648 0.785 0.0752 2 0.08 9.81 (13600 880) 880
0.0136(m3/s) 48.96(m3/h)
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校核Re: 管内的平均流速为:
u qV 0.0136 1.1(m/s)
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毕托管实物图
空速管
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测
速
管
测速管的内
工 管与外管分别
作 原
与U形压差计
理 相连。
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毕托管测压原理.swf
【说明】对于某 水平管路,测速 管的内管处测得 的是管口所在位 置的局部流体动 压头与静压头之 和,外管测压孔 测得为静压头。
3、测速管的计算公式 内管处测得的是管口所在位置的局部流体动压头
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【说明】洗涤液(水)从喉管加入时,气液两相 间相对流速很大,液滴在高速气流下雾化,尘粒 被水湿润。尘粒与液滴或尘粒与尘粒之间发生激 烈碰撞和凝聚。在扩散管中,气流速度减小,压 力回升,以尘粒为凝结核的凝聚作用加快,凝聚 成粒径较大的尘粒,而易于被捕集。
流速与流量的测量原理
流速与流量的测量原理流速和流量是涉及到流体力学的两个重要概念。
流速是指流体单位时间内通过某一截面的体积,并且与流体的运动状态有关;流量是指单位时间内通过某一截面的流体的体积,与流体通过某一截面的面积及流速有关。
流速和流量的测量原理有多种方法,下面将分别介绍。
一、流速的测量原理:1. 流速的测量原理之一是通过测量流体通过某一截面的时间和所通过的距离来计算流速。
具体操作是在流体管道中选择一个测量段,然后分别在测量段的上游和下游设置一个测量点。
通过在测量段内的两个测量点上分别放置两个计时器,当流体通过上游测量点时开始计时,当流体通过下游测量点时停止计时。
通过测量流体通过两个测量点之间的距离,可以得到流体通过测量段所需的时间。
根据流速的定义,可以使用以下公式计算流速:流速= 流体通过的距离÷流体通过的时间2. 流速的测量原理之二是通过测量流体通过某一截面的压力差来计算流速。
这种测量方法主要是基于伯努利方程,根据伯努利方程,流体的压力和速度之间存在一定的关系。
通过在流体管道的上下游设置两个压力传感器,可以测量流体通过这两个位置的压力差。
根据伯努利方程,可以使用以下公式计算流速:流速= √(2 ×压力差÷流体的密度)二、流量的测量原理:1. 流量的测量原理之一是通过测量流体通过某一截面的时间来计算流量。
这种方法主要适用于液体的流量测量。
具体操作是在流体管道中选择一个测量段,然后分别在测量段的上游和下游设置一个测量点。
通过在测量段内的两个测量点上分别放置两个计时器,当液体通过上游测量点时开始计时,当液体通过下游测量点时停止计时。
流体通过测量段所需的时间与流量有关,可以使用以下公式计算流量:流量= 流速×流体通过的面积2. 流量的测量原理之二是通过测量流体通过某一截面的流速来计算流量。
这种方法主要适用于气体的流量测量。
具体操作是在流体管道的截面上安装一个流速传感器,用于测量流体通过该截面的流速。
化工原理重点内容
➢ 第一章 流体传递现象➢ 流体受力:表面力和体积力体积力/场力/质量力 非接触力,大小与流体的质量成正比 表面力 接触力,大小与和流体相接触的物体(包括流体本身)的表面积成正比, ➢ 流场概念:场和流场;矢量场和标量场;梯度第一节 流体静力学1-1-2 压力流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体的静压强,又称为压力。
在静止流体中,作用于任意点不同方向上的压力在数值上均相同。
压力的单位(1) 按压力的定义,其单位为N/m 2,或Pa ;(2) 以流体柱高度表示,如用米水柱或毫米汞柱等。
标准大气压的换算关系:1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O压力的表示方法表压 = 绝对压力 - 大气压力 真空度 = 大气压力 - 绝对压力1-1-3 流体静力学基本方程 静力学基本方程: 压力形式能量形式适用条件:在重力场中静止、连续的同种不可压缩流体。
(1)在重力场中,静止流体内部任一点的静压力与该点所在的垂直位置及流体的密度有关,而与该点所在的水平位置及容器的形状无关。
(2)在静止的、连续的同种液体内,处于同一水平面上各点的压力处处相等。
液面上方压力变化时,液体内部各点的压力也将发生相应的变化。
(3)物理意义:静力学基本方程反映了静止流体内部能量守恒与转换的关系,在同一静止流体中,处在不同位置的位能和静压能各不相同二者可以相互转换,但两项能量总和恒为常量。
应用:1. 压力及压差的测量 (1)U 形压差计若被测流体是气体,可简化为U 形压差计也可测量流体的压力,测量时将U 形管一端与被测点连接,另一端与大气相通,此时测得的是流体的表压或真空度。
(2)倒U 形压差计(3)双液体U 管压差计2. 液位测量3. 液封高度的计算第二节 流体动力学1-2-1 流体的流量与流速 一、流量体积流量V S 单位时间内流经管道任意截面的流体体积, m 3/s 或m 3/h 。
水流的流速与流量测算
水流的流速与流量测算水是我们生活中必不可少的资源之一,而在工程建设、水利灌溉以及环境保护等领域中,对水流的流速与流量的测算则显得尤为重要。
那么,究竟如何测算水流的流速与流量呢?本文将详细介绍其原理与方法。
一、水流的流速水流的流速是指水流在单位时间内通过某一截面的速度,通常用米/秒或厘米/秒来表示。
测算水流的流速有多种方法,其中比较常用的有以下三种:1. 浮物法采用这种方法,可以通过观察水中的浮物,在一定距离和时间内的位移推断出水流的流速。
具体步骤为:在距离测点一定的地方放置一个浮物,比如木片或小船,开始计时后观察浮物在水中的运动轨迹,记录在一定时间内浮物运动的距离,从而计算出水流的流速。
2. 流量计测速法这种方法通常采用流量计来测算水流的流速。
在流量计装置上,设有一个测流管,当水流经过该管时,流速会受到影响,进而使得流量计的指针或数字显示出相应的流速值。
这种方法操作简单、精度高,适用于各种规模的水流测量。
3. 加速度法这种方法主要是用于测算水流临时的流速。
方法是从水中取得样品,用测定仪器来测算水样的流速和其它参数,进而计算出水流的平均流速。
二、水流的流量水流的流量是指单位时间内通过某一截面的水体体积,通常用立方米或升每秒来表示。
测算水流的流量可以采用下列方法:1. 浮物法这种方法的原理是根据测量时间、距离和浮动物体的体积来确定水流截面内的水量。
具体步骤为:在水流截面内放置一个浮物,将其抬升至事先确定的高度,使它始终浸入水中,记录下其在浮动过程中的所用时间以及从浮物表面到水面上侧的距离。
然后根据这些数据计算水流截面内的水量,再由此计算出水流的流量。
2. 直接测量法这种方法是用通过水流截面的水流量与时间的乘积来计算水流的流量,其测定速度较快,适用于水流量较小的情况。
具体过程为:在测站的一侧安装一个设备,该设备可以记录通过水流截面的总水量和时间,最后根据时间和水流量的乘积来计算水流的流量。
3. 水平面法通过水平面法来计算水流的流量也是比较常用的方法。
水文测量中的流速和流量测量方法及数据处理流程
水文测量中的流速和流量测量方法及数据处理流程水文测量是研究水文学基础理论和实践应用的重要领域之一,其中流速和流量的测量是水文测量中的核心内容。
本文将介绍流速和流量的测量方法以及相应的数据处理流程。
一、流速测量方法1. 浮标法浮标法是一种简单且常用的流速测量方法。
测量时在水面上放置一个浮标,通过观察它在一段特定距离内通过的时间来计算流速。
这种方法适用于中小型河流和水渠中的流速测量。
2. 钢丝绳法钢丝绳法是一种常用于大型水体中的流速测量方法。
它利用定点两端之间拉一根钢丝绳,并在其中间测量绳长的变化,从而计算出流速。
采用此方法需要注意力绳的选择和固定,以及绳长测量的准确性。
3. 螺旋式流速计法螺旋式流速计法是一种精确且适用于各种水体的流速测量方法。
这种方法通过螺旋在水中旋转的原理,测量旋转的速度来求得流速。
采用此方法需要注意螺旋式流速计的选用和使用。
二、流量测量方法1. 水位流量法水位流量法是流量测量中最常用的方法之一。
它通过测量水位的变化来间接计算流量。
该方法需要结合水位与流量之间的关系曲线,通过测量准确的水位来估算流量。
2. 水流速度积分法水流速度积分法是一种准确测量流量的方法,它通过测量流速和宽度来计算流量。
根据水流速度在水体横截面上的分布情况,结合宽度的测量,可以得出流量的准确结果。
3. 视频测流法视频测流法是一种新兴的流量测量方法,它利用摄像技术和图像处理算法,实时监测水体中的流速和横截面形状,从而计算出流量。
这种方法无需直接接触水体,便于大范围和长时间的流量监测。
三、数据处理流程1. 测量数据的收集在水文测量中,测量数据的收集是第一步。
通过合适的测量仪器和方法,获取流速和流量的原始测量数据。
需要注意测量的准确性和重复性。
2. 数据的验证和筛选收集到的测量数据需要经过验证和筛选。
通过比对不同测量方法得到的结果,检验数据的可靠性和一致性,并排除异常值和干扰因素。
3. 数据的处理和分析处理和分析是数据处理流程中重要的一环。
流体的速度和流量
流体的速度和流量流体是指气体或液体在一定条件下具有流动性的物质。
在流体力学中,速度和流量是两个基本概念,它们在研究流体运动和液压系统中起着重要的作用。
本文将就流体的速度和流量进行探讨,并分析它们之间的关系。
一、流体的速度流体的速度指的是流体在单位时间内通过某个截面的体积。
通常用字母v表示流体的速度,单位可以是米每秒(m/s)或者厘米每秒(cm/s)等。
流体的速度与流体的流动性质和运动状态密切相关,可以通过以下公式进行计算:v = Q / A其中,v为流体的速度,Q为通过截面的流量,A为截面的面积。
流体的速度与流体的性质、流道的形状、管道的直径以及流体受力等因素都有一定的关系。
在一条直径相同的管道中,流速越大,流体通过该管道的流量也就越大。
而在一个截面上,流体的速度与流量成反比,即速度越小,流量越大;速度越大,流量越小。
二、流体的流量流量是指流体单位时间通过管道或截面的体积。
通常用字母Q表示流量,单位可以是立方米每秒(m³/s)或者升每秒(L/s)等。
流量的计算公式为:Q = v * A其中,Q为流量,v为速度,A为流体通过的截面的面积。
流量的大小取决于流速和流体通过的截面的面积。
当流速不变时,流通过的截面面积越大,流量就越大。
反之,当流通过的截面面积不变时,流速越大,流量也就越大。
三、速度和流量的关系流体的速度和流量是密切相关的。
根据流速和截面面积的关系公式,可以得到以下结论:1. 当管道或截面的面积不变时,速度和流量成正比关系。
流速越大,流量也越大。
2. 当流速不变时,速度和流量成反比关系。
速度越小,流量越大;速度越大,流量越小。
四、应用举例流体的速度和流量在很多领域都有广泛的应用。
以下举几个例子:1. 水流速度和水流量的测量:在水利工程中,测量水流速度和水流量是非常重要的。
可以通过设置流速表或者流量计来测量,从而用于水资源的管理和水力工程的设计。
2. 液压系统中的流速和流量控制:在液压系统中,通过调整流体的流速和流量来实现对液压系统的控制。
流体的流速和流量
流体的流速和流量流体力学是研究流体的力学性质和运动规律的学科。
在流体力学中,流速和流量是两个重要的概念,它们描述了流体在空间和时间中的运动状态和特性。
本文将详细介绍流体的流速和流量,以及它们之间的关系和计算方法。
一、流速的概念和计算方法流速是指流体单位时间内通过某一横截面的体积。
通常用符号V来表示流速,单位可以是米每秒(m/s)或厘米每秒(cm/s)等。
在流体力学中,流速是描述流体运动的重要参数之一。
计算流速的方法有多种,常用的有以下几种:1. 平均流速:平均流速是指流体通过某一横截面的平均速度。
它可以通过测量流体通过横截面的流量和横截面积来计算。
设流量为Q,横截面积为A,则平均流速V可以用以下公式表示:V = Q / A2. 体积流速:体积流速是指单位时间内通过某一横截面的体积。
在某些情况下,流体的流速可能随着位置和时间的变化而变化,此时需要考虑空间和时间中的体积流速。
体积流速可以用以下公式表示: V = dV / dt3. 瞬时流速:瞬时流速是指流体在某一瞬时时刻通过某一横截面的速度。
它可以通过测量流体通过横截面的流量和流过时间来计算。
设流量为Q,流过时间为Δt,则瞬时流速V可以用以下公式表示:V = Q / Δt二、流量的概念和计算方法流量是指单位时间内通过某一横截面的流体体积。
通常用符号Q来表示流量,单位可以是立方米每秒(m³/s)或升每秒(L/s)等。
流量描述了流体运动的强度和数量。
计算流量的方法和计算流速的方法相似,常用的有以下几种:1. 流量的直接测量:可以通过使用流量计等设备直接测量流体通过横截面的流量。
2. 流速和横截面积的乘积:可以通过测量流速和横截面积,计算流体通过横截面的流量。
设流速为V,横截面积为A,则流量Q可以用以下公式表示:Q = V × A3. 流速的积分:当流速随着位置和时间的变化而变化时,可以通过将流速在横截面上积分,得出流体通过横截面的流量。
管道中的流速和流量问题
管道中的流速和流量问题管道是我们日常生活中常见的设施,用于输送液体、气体等物质。
在管道中,流速和流量是两个重要的概念。
了解和计算管道中的流速和流量对于工程设计和实际运行非常重要。
本文将详细介绍管道中的流速和流量问题。
一、什么是流速和流量流速是指在管道中某一点流过的液体或气体的速度,一般以米每秒(m/s)为单位表示。
流速与液体或气体的体积流量和管道的横截面积有关。
流量是指在单位时间内通过管道的液体或气体的体积,一般以立方米每秒(m³/s)或升每秒(L/s)为单位表示。
流量与流速和管道的横截面积有关。
二、计算管道中的流速计算管道中的流速需要知道液体或气体在管道中的体积流量和管道的横截面积。
流速 = 体积流量 / 横截面积体积流量可以通过测量单位时间内通过管道的液体或气体的体积来获取,横截面积可以通过测量管道的直径或半径来计算得到。
将体积流量和横截面积代入上述公式即可得到管道中的流速。
三、计算管道中的流量计算管道中的流量需要知道液体或气体在管道中的流速和管道的横截面积。
流量 = 流速 ×横截面积流速可以通过测量管道中某一点的流速来获取,横截面积可以通过测量管道的直径或半径来计算得到。
将流速和横截面积代入上述公式即可得到管道中的流量。
四、影响流速和流量的因素在实际应用中,影响管道中的流速和流量的因素很多,包括管道的长度、管道的粗糙度、液体或气体的粘度、管道的压力等。
管道长度越长,阻力越大,流速和流量越小;管道的粗糙度越大,阻力越大,流速和流量越小;液体或气体的粘度越大,阻力越大,流速和流量越小;管道的压力越大,流速和流量越大。
五、应用举例举例一:某水管的横截面积为0.1平方米,水的体积流量为0.5立方米每秒,求水的流速。
解:根据流速的定义,流速 = 体积流量 / 横截面积流速 = 0.5立方米每秒 / 0.1平方米流速 = 5米每秒举例二:某气管的横截面积为0.05平方米,气体的流速为10米每秒,求气体的流量。
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5、安装 、
1) 必须垂直安装(只能测垂直管中流量); 必须垂直安装(只能测垂直管中流量); 2) 必须保证转子位于管中心; 必须保证转子位于管中心; (转子上刻有斜槽) 转子上刻有斜槽) 3) 为便于检修,流量计应有旁路。 为便于检修,流量计应有旁路。
6、使用 、
1) 用于清洁或腐蚀性流体测量; 用于清洁或腐蚀性流体测量; 2) 玻璃管不耐高温、高压,易碎; 玻璃管不耐高温、高压,易碎; 3) 开启时,应缓慢调节流量阀。 开启时,应缓慢调节流量阀。
一、测速管
1、测速管(皮托管)的结构 、测速管(皮托管)
B A
2、测速管的工作原理 、
对于某水平管路,测速管的内管A点测得的是管口所在 对于某水平管路,测速管的内管 点测得的是管口所在 位置的局部流体动压头与静压头之和, 位置的局部流体动压头与静压头之和,称为冲压头 。
pA p = + ρg ρg 2g
作业: 作业:1-30;1-31;1-32 ; ;
p1 − p0 = ( ρA − ρ) gR
u0 = C0 2gR(ρA − ρ)
ρ
若以体积流率或质量流率表达, 若以体积流率或质量流率表达,则
Vs = u0 A 0 = C0 A 0 2gR( ρA − ρ)
0.84 0.82 0.80 0.78 0.76 0.7
ρ
C0 0.0 A 2ρgR( ρA − ρ) 0
1 2 ( p1 − p2 ) Af = ( z2 − z1 ) Af ρ g + ρ (u2 − u12 ) Af 2 1 2 V f ρ f g = V f ρ g + ρ (u2 − u12 ) Af 2
因为A 因为 1·u1=A2·u2
因此,u2 =
1 A2 2 1− ( ) A1
2 gV f ( ρ f − ρ ) Af ρ
三、文丘里流量计
管道中的流量为
Vs = Cv A 0
2gR( ρA − ρ)
ρ
Cv的 一 为 .98 ~ 0.99 值 般 0 。
优点:阻力损失小, 优点:阻力损失小,大多数 用于低压气体输送中的测量 缺点:加工精度要求较高, 缺点:加工精度要求较高, 造价较高,并且在安装时流量计本身占据较长的管长位置。 造价较高,并且在安装时流量计本身占据较长的管长位置。
2 2 p u1 p0 u0 1 + = + ρ 2 ρ 2
Vs = Au1 = Au0 1 0
A 2 p − p0 u −u u ∴ 1 = = 1− 0 ρ 2 2 A 1
2 0 2 1 2 0
∴u0 =
1 1−( A / A ) 0 1
2
2( p1 − p0 )
一、测速管
第六节 流速和流量的测量
二、孔板流量计 三、文丘里流量计 四、转子流量计
将流体的动压头的变化以静压头 变压头流量计 将流体的 动压头的变化以静压头 的形式表示出来。 的形式表示出来。 出来 如 : 测速管、 孔板流量计和文丘 测速管 、 流量计 里流量计
流体通过流量计时的压力降是固 变截面流量计 流体通过流量计时的压力降是固 定的, 定的 ,流体流量变化时流道的截 面积发生变化, 面积发生变化 , 以保持不同流速 下通过流量计的压强降相同。 下通过流量计的压强降相同。 如:转子流量计
0.72 0.70 0.68 0.66 0.64 0.62 0.60 3 104 105 106 0.4 0.3 0.2 0.1 0.05 0.5
A1
Re1
孔流系数 C0 与 Re1 及 A0/A1 的关系
超过某临界值时, 不再随Re 而变, 当 Re1 超过某临界值时 , C0 不再随 1 而变 , 即 C0=常数 常数 此时流量就与压差计读数的平方根成正比,因此, ,此时流量就与压差计读数的平方根成正比, 因此,在孔 板的设计和使用中,希望Re1大于临界值。 板的设计和使用中,希望 大于临界值。
流 量 : V s = C R A2
2 gV f ( ρ f − ρ ) Af ρ
为常数, V 当CR为常数, s ∝ A2 ∝ h 2 所以, 所以,由刻度就可以直接读出流量 3、流量计的校正 、 1) 刻度标定 厂家 :液体 20℃、 水; 刻度标定(厂家 厂家): ℃ 气体 20℃、101325 Pa的空气 ℃ 的空气 2) 条件变化时,需要校正: 条件变化时,需要校正: a)当流体的密度发生变化时, a)当流体的密度发生变化时, 当流体的密度发生变化时 ρ A(ρ f − ρB ) Vs , B = Vs , A ρB (ρ f − ρ A )
Re
102 103 104 105 106 107
0.9
u/umax
0.8
0.7 0.6
0.5 102 103 104 105 106 107
Remax
3)测速管应放置于流体均匀流段,且其管口截面严格垂 ) 测速管应放置于流体均匀流段, 直于流动方向,一般测量点的上,下游最好均有50倍直径长 直于流动方向,一般测量点的上,下游最好均有 倍直径长 的直管距离,至少应该有 倍直径长的直管段。 的直管距离,至少应该有8~12倍直径长的直管段。 倍直径长的直管段 4)测速管安装于管路中, 装置头部和垂直引出部分都将 )测速管安装于管路中, 对管道内流体的流动产生影响,从而造成测量误差。因此, 对管道内流体的流动产生影响,从而造成测量误差。因此, 除选好测点位置,为尽量减少对流动的干扰, 除选好测点位置,为尽量减少对流动的干扰,一般应选取测 速管的直径小于管径的1/15。 。 速管的直径小于管径的
3、孔板流量计的优缺点 、
优点:构造简单, 优点:构造简单,安装方便 缺点:流体通过孔板流量计的阻力损失很大 缺点:
A ∆pf ,0 = 1− 0 ( p1 − p0 ) 1 A
孔板的缩口愈小,孔口速度愈大,阻力损失愈大。 孔板的缩口愈小,孔口速度愈大,阻力损失愈大。所 以 , 选择合适的孔板流量计A0/A1 的值, 是设计该流量计 选择合适的孔板流量计 的值 , 的核心问题。 的核心问题。
4、安装 、 a)管口截面: )管口截面: 严格垂直于流体的流动方向; 严格垂直于流体的流动方向; 且前后直管各50d , 至少 8-12d; 且前后直管各 ; c)测速管直径: 外径不超过管径的 )测速管直径: 外径不超过管径的1/15; ; d)测量气体时: 压力变化不超过 )测量气体时: 压力变化不超过15%; ; 要求气体流速 > 5 m/s; ; e)压差较小时: 可配合微差压差计使用。 )压差较小时: 可配合微差压差计使用。 5、适用条件 、 大直径管路;流体含固体杂质时不宜采用。 大直径管路;流体含固体杂质时不宜采用。 b)测量点选择: 在稳定流动段(直管段), )测量点选择: 在稳定流动段(直管段),
四、转子流量计
1、转子流量计的结构及工作原理 、 2、流量公式 、 假设在一定的流量条件下, 假设在一定的流量条件下 , 转子处于 平衡状态,截面2-2’和截面 和截面1-1’的静压强 平衡状态,截面 和截面 的静压强 分别为p 分别为 2和p1,若忽略转子旋转的切向力 若忽略转子旋转的切向力
( p1 − p2 ) Af
令 0 = CD C
1 1−( A / A ) 0 1
2
C0——孔流系数, 孔流系数, 孔流系数 C0=f (A0/A1,Re1)
∴u0 = C0
2( p1 − p0 )
ρ
用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速u 用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速 0 U型管压差计读数为 ,指示液的密度为 A 型管压差计读数为R,指示液的密度为ρ 型管压差计读数为
考虑阻力损失以后,需要对 考虑阻力损失以后,需要对u2进行校正
1 A 1 − ( 2 )2 A1 2 gV f ( ρ f − ρ ) Af ρ 2 gV f ( ρ f − ρ ) Af ρ
u2 = C0
= CR
校正系数CR=f (Re,转子形式 校正系数 转子形式) 转子形式 A型转子:Re>104,CR= 0.98 型转子: 型转子 B型转子:Re>103,CR= 0.72 型转子: 型转子 C型转子:Re>102,CR= 0.55 型转子: 型转子
6、毕托管的优点: 、毕托管的优点: 结构简单; ◇ 结构简单; 使用方便; ◇ 使用方便; 流体的机械能损失很少。 ◇ 流体的机械能损失很少。 7、毕托管的缺点: 、毕托管的缺点: 测速管只能得到流场中某点的局部速度; ◇ 测速管只能得到流场中某点的局部速度; 测压孔易堵塞。 ◇ 测压孔易堵塞。
b)当转子的密度也发生变化时, b)当转子的密度也发生变化时, 当转子的密度也发生变化时
Vs , B Vs , A
1) 优点
ρ A ( ρ ′f − ρ B ) = ρB (ρ f − ρ A )
4、转子流量计的优缺点 、
阻力损失小,测量范围宽, 阻力损失小,测量范围宽, 流量计前后不需稳定管段。 流量计前后不需稳定管段。 2) 缺点 小于0.5 不耐高温、 不耐高温、高压 (小于 MPa), 小于 , 只能垂直安装, 只能垂直安装,玻璃材质的流量计外壳易碎
p1
= Vf ρ f g
先不考虑阻力损失, 先不考虑阻力损失,在1-1及2-2间列伯努利方程 及 间列伯努利方程
2 u12 p2 u2 gz1 + + = gz2 + + ρ 2 ρ 2 1 2 p1 − p2 = ( z2 − z1 ) ρ g + ρ (u2 − u12 ) 2
上式两端同时乘以转子的截面积A 上式两端同时乘以转子的截面积 f
ρ
考虑到流体在孔板流动时会有阻力损失,加一校正系数CD 考虑到流体在孔板流动时会有阻力损失,加一校正系数
u0 = CD 1 1−( A / A ) 0 1