1第七节_流量测定

1
2
u0
1 A0 A1
CD
2
2 p1 p0
R
C0
2 p1 p0

孔流系数
孔流系数：取决于截面比
A0/A1,管内雷诺数Re1,孔口的形 状及加工精度等。
0.84 0.82 0.80 0.78 0.76 0 .7
孔板一定时：
A0 C0 f Re 1 , A 1

A 2 2 0 1 A f V f f g u0 2 A1

u0 A0 u1 A1
u0
1 A0 1 A 1
2
2V f f g
A f
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：
孔板流量计的两种接法 （1）角接法 其取压口在孔板前后两片法兰上； （2）径接法
其上游取压口在距离孔板 1 倍管径处，下游取压口
在距离孔板0.5倍管径处。
孔板流量计的安装 （1）水平安装在管路上； （2）孔板流量计安装时，上、下游需要有一段内径 不变的直管作为稳定段，上游长度至少为管径的 10 倍，下游长度为管径的5倍。
2
p
B
pA pB R0 g
2g R0
R
υ2

υ
2 gR0


讨论：
（1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布曲线；
（2）流量的求取： 由速度分布曲线积分 VS udA 测管中心最大流速，由 u umax ~ Remax求平均流速， 再计算流量。
Re1
C0 值多在 0.6 至 0.7 之间
孔流系数 C0 与 Re1 及 A0/A1 的关系
假设ρ为被测流体的密度， ρA为U形管压强计内指示液的密度， 液柱压力计的读数为R， 则：pa-pb=gR(ρA -ρ)
u0 =
C0
√
2g R ( ρ A- ρ ) ρ
根据流速u0可求出流量Vs，Ws。
Vs
10
102
103
104
105
环隙雷诺数 Re0
转子流量计安装、使用中注意事项
读数常需换算： 使用时被测流体物性（、）与标定用流体不同（20C水 或20C、1atm的空气），则流量计刻度必须加以换算：
V V
f f
V、实际被测流体的流量、密度； V、 标定用流体的流量、密度
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。主要是由于流
体流经孔板时，截面的突然缩小与扩大形成大量涡流所致。
虽然流体经管口后某一位置流速已恢复与孔板前相同，但静 压力却不能恢复，产生了永久压力降。 孔板的缩口愈小，孔口速度愈大，读数就愈大，阻力损失 愈大。所以，选择孔板流量计A0/A1的值，往往是设计该流量 计的核心问题。
u

qV d12

0.0136

4
1.1(m/s)
4
0.125 2
管道的Re：
Re
d1 u1

0.125 880 1.1 5 1 . 81 10 Re c 3 0.67 10
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
孔板流量计的优缺点
文氏流量计的结构示意图
2、文丘里流量计的测量原理
文丘里流量计的测量原理与孔板流量计相同，也
属于差压式流量计。其流量公式也与孔板流量计相
似，即：
Vs Cv A0
2 gR 0

式中 CV——文丘里流量计的流量系数（约为0.98～0.99）； A0——喉管处截面积，m2。
3、文氏流量计的优缺点
= u0 A = C0 A0 √ 2g R ( ρ A- ρ )
0
ρ
Ws= Vs ρ = C0 A0
√ 2g Rρ ( ρA- ρ )
孔板流量计（矿大）.swf
例： 20℃苯在φ133×4mm的钢管中
流过，为测量苯的流量，在管道中安
装一孔径为 75mm 的标准孔板流量计 。当孔板前后 U 形压差计的读数 R 为
转子流量计必须垂直安装，且应安装旁路以便于检修
V C R A0 2V f f g


Aห้องสมุดไป่ตู้f
优点：
读取流量方便 流体阻力小， 测量精确度较高， 能用于腐蚀性流体的测量 流量计前后无须保留稳定段。 缺点：
玻璃管易碎，且不耐高温、高压。
7.3 涡轮流量计
1、涡轮流量计的结构
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，造价较高，并且在安装 时流量计本身占据较长的管长位置。
7.2、变压头流量计
1、测速管：又称皮托（Pitot）管
结构：如图所示。 测速原理：
内管A处 外管B处 压差计
u A
pA p υ g g 2 g pB p g g
R
思考： 1、2间的压力分布为何呈现 上图所示的形状？
测量原理：
p1
暂不计摩擦损失，1、0之间有：
p1
2 2 p0 u0 u1 2 2
p0 p2
u0
1 1 A0 A1
2
A1u1 A0u0 (孔口 )
考虑到流体有阻力损失
2 p1 p0
1
0 0
2(缩脉)
涡轮流量计由涡轮流量变送器和显示仪表组成。涡轮流量 计包括涡轮、导流器、磁电感应转换器、外壳及前置放大器
等部分 。
1.涡轮 2.导流器 3.磁电感应转 换器 4.外壳 5.前置放大器
特点: (1)精度高：基本误差在±0.25～±1.5%之间； (2)量程比大：一般为10：1； (3)惯性小：时间常数为毫秒级； (4)耐压高：被测介质的静压可高达l0MPa；
第七节 流量测量
7.1 概述
7.2 节流式流量计 7.3 涡轮流量计 7.4 光纤流量计 7.5 超声波流量计
流量的定义
流体在单位时间内通过管道或设备某横截面处的数量。 流量的表示方法
质量流量、体积流量、重量流量。 若以M表示流体流过一定截面的质量，则质量流量为
qm dm dt
dV dt
u0 0
升力
浮力
0
3) 随着转子的上浮，环隙面积逐渐增大，环隙内流 速将减小，于是升力也随之减小。
4) 当转子上浮至某一高度时，升力与净重力（＝重 力－浮力）相等，转子受力达到平衡，并停留在这 一高度上。 5) 转子流量计就是依据这一原理，用转子的位置来 指示流量大小的。
1
重力
1
u1
原理：先按理想流体推导，此时摩擦力为零。
文丘里（Venturi）流量计
1、文氏流量计的结构 孔板流量计的主要缺点是能量损失较大，其原因在 于孔板前后的突然缩小与突然扩大。若用一段渐缩 、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。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。
由节流件、取压装置、阻流件、中间管道组成。
中间管道 取压装置
下游第一 个阻流件 上游第二 个阻流件 上游第一 个阻流件 节流件
常用节流元件
取压方式 取压方式有角接取压、法兰取压、D和D/2取压等方式
角接取压
法兰取压
节流原理
•流速收缩：沿管道轴向流动 的流体，当遇到节流装置时， 近壁处的流体由于受到节流 装置的阻挡最大，促使流体 的一部分动压头转换为静压 头，体现在P1的升高。 •ΔP的产生：由于节流装置造 成流束的局部收缩，同时流 体又是保持连续流动，因此 在截面积最小流速达到最大， 而压力最低。
当转子停留在某一高度时，
u0 0
升力
浮力
pA f 重力
将转子近似看为一个圆柱体，则
0
重力
p1 p0 Af
Vf f g
1 u1
1
在0-0、1-1面间列伯努利方程：

2 2 p1 p0 g z0 z1 u0 u1 2
2 0
u 2
u12 A f V f f g
流速法
节流差压法 变面积式 涡轮机械式 旋涡式
G vA
Q K p
Q Kl
Q Kn
Q Kf
电磁式 超声波
流量计的类型 容积型流量计
速度型流量计
质量型流量计
知识点
1、流量计有哪几种类型？
7.2 节流式流量计
一、基本原理 : 流体流过孔板、喷嘴或文丘里管等节流元 件时，将产生局部收缩，其流速增加，静压降低，在节流 元件前后产生静压差，测出这个压差就可以算出流量。
dG dt
kg/s
m3 /s
若以V表示流体流过一定截面的体积，则体积流量为
qv
若以G表示流体流过一定截面的重量，则重量流量为
qG
kgf s
q m qv qG g
三者的关系为
流量的测量方法 可分为直接测量法和间接测量法。 直接测量法：用标准容积和标准时间计量后，计算平均流量。 间接测量法：通过测量与流量有关的物理量得出流量。 间接测量法的常见形式
u0 C R 2V f f g


A f
变量
常数
V u0 A0 C R A0
流量系数
2V f f g


A f
流量系数CR
-----是环隙雷诺数Re0的函数，其值由实验测定，如图所示。 由图可见，当雷诺数超过一定值后，CR为常数。
1.00 0.90 0.80 0.70 CR 0.60 0.50 0.40 0.30