边界层压力计及压差计流速及流量的测量
1-6 流速和流量的测量1
（2） C 0 选择在定值范围内， 即 Re d 取值较大 （3）合适的孔板流量计，其C0值为0.6～0.7
4、孔板流量计特点 （1）阻力损失大
2 u0 2 Rg ( i ) hf C0 2
一般为0.8
阻力损失正比于压差计读数R： R↑， uo↑，hf↑
（2）测量范围窄
1 u 0 0
2
缩脉
3
p1
1
2
3
2 u2 u12
2( p1 p2 )
(1)
R 孔板流量计
u1 A1 u2 A2
2( p1 p2 )
A2 位于孔口前方无法测量，而 A0孔可知，可代表 A2
（1）式可写为： u02 u12 C 其中C为校正系数
（2）
流股截面最小处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉
u0
2
1 2 p p1 p2 g ( Z 2 Z1 ) (u0 u12 ) 2
升力： pAf F F2 1
1
1
u1
p1
A f 转子最大横截面积
升力由两个分力F1、F2构成
F1为位能差产生：F1 g ( z2 z1 ) Af Vf g （浮力）
qV u0 A0 C0 A0
2 Rg ( i )
A0 m A1
面积比
2、孔流系数 C 0
通过实验求得
p31.图1-25
Red
C 0 f ( R ed , m)
当 Re 一定值后， 3、安装与使用
du1
Co (m)
d （1）上、下游必须有一定的直管距离（15～40） 和 5 d
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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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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2019/8/3
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
流体流动速度测量
流体流动速度测量1. 引言流体流动速度的测量在科学研究和工程应用中具有重要意义。
流体的速度是指流体中质点在单位时间内通过某一截面的位移量，是流体动力学中的重要参数之一。
流体流动速度的准确测量可以帮助我们深入了解流体运动特性，为相关领域的设计和工程提供重要依据。
本文将介绍一些常用的流体流动速度测量方法及其原理，包括瞬时速度测量、平均速度测量和流速剖面测量。
2. 瞬时速度测量瞬时速度测量是指对流体在某一时刻的流动速度进行准确测量。
常用的瞬时速度测量方法有以下几种：2.1 流体力学方法流体力学方法是最常用的瞬时速度测量方法之一。
通过在流体中放置一根细长的测量探针，可以测量探针所受到的流体阻力，并由此计算出流体的速度。
常用的流体力学方法包括细管测速法、流速计和压力差法。
2.2 光学方法光学方法利用光的传播速度和干涉现象来测量流体的瞬时速度。
常见的光学方法包括激光多普勒测速法和激光干涉测速法。
激光多普勒测速法通过测量流体中散射的激光的频率变化来计算流体速度。
激光干涉测速法则是利用光的干涉现象，通过测量干涉图案的变化来计算流体速度。
2.3 声学方法声学方法是利用声波在流体中传播的时间来测量流体速度的方法。
常见的声学方法包括超声多普勒测速法和声速仪。
超声多普勒测速法通过测量流体中散射的超声波的频率变化来计算流体速度。
声速仪则是通过测量声波在流体中传播的时间来计算流体速度。
3. 平均速度测量平均速度是指在一定时间内流体通过某一截面的平均速度。
常用的平均速度测量方法有以下几种：3.1 流量计流量计是一种常用于测量流体平均速度的仪器。
常见的流量计有涡街流量计、浮子流量计和电磁流量计等。
这些流量计利用流体运动时产生的一些物理量的变化来计算流体的平均速度。
3.2 瞬时速度测量的平均瞬时速度测量方法中得到的一系列瞬时速度可以进行平均运算，得到平均速度。
这种方法适用于瞬时速度变化较小的情况。
4. 流速剖面测量流速剖面是指流体在某一截面上的速度分布情况。
1.7_流速和流量的测量
测速管
测速管加工及使用注意事项
测速管的尺寸不可过大，一般测速管直径不应超过管道直径的 1/50。 测速管安装时，必须保证安装点位于充分发展流段，一般测量点的 上、下游最好各有 50d 以上的直管段作为稳定段。 测速管管口截面要严格垂直于流动方向。
u
测速管的优点： 结构简单、阻力小、使用方便， 尤其适用于测量气体管道内的流速。 缺点： 不能直接测出平均速度， 且压差计读数小，常须放大才能读得准确。
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
转子流量计必须垂直安装，且应安 装旁路以便于检修
转子流量计
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。
如：测速管、孔板流量计和文丘
里流量计 流体通过流量计时的压力降是固
变截面流量计
定的，流体流量变化时流道的截
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。 如：转子流量计
一
1
测速管
测速管（皮托管）的结构
观看动画：
皮托管.swf
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 位置的局部流体动压头与静压头之和，称为冲压头 。
pA hA 2 g g
B点测得为静压头
u2
pB hB g
冲压头与静压头之差
p A pB u 2 hA hB g 2g
压差计的指示数R代表A、B两处的压强之差。 若所测流体的密度为ρ， U 型管压差计内充有密度为ρ0 的指示液，读数为R。
u 2 R 0 g 2g g
流体力学实验_第四章流速与流量测量 [兼容模式]
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管柄堵塞的影响：毕托管管柄堵塞使流体过流面积 减小，流速增加，静压减小，总压不变。毕托管管柄 直径≤1/50管道直径且插入深度≤管道半径时可忽略
横向流速梯度的影响：毕托管头部与流体之间的相 互作用引起邻近流线的微小位移，使较高流速区的流 线移至总压孔处，总压增大。通过测压位置修正。
考虑温度效应，可采用
E 2 (Tw Te )( A BU n )
n
分段拟合多项式，即 E 2 ( Ai BiU CiU 2 DiU 3 ) 1 40
将热线风速仪的输出电压E和已知流动速度U直接联系在 一起，对每一个流速U，对应一个电压E值做出E-U曲线，也
就是校准曲线。
(1) 校准的原因
热线热膜探针的性能是随制造工艺、探针尺寸和金属丝、 膜的材料而异的，即使是相同的材料、制造工艺、尺寸， 其性能也不可能完全一样；
探针的性能和流体的温度、密度以及测量时的气压有关； 探针的性能也和实验室环境条件、污染情况有关； 探针使用后会发生老化； 探针的性能和流速范围有关； 探针在测量中是和仪器结合在一起使用的，真正的相应
对于给定的热线，e , R0 , A, B都为常数，因此 Iw, Rw,U 之间
存在确定的函数关系。
恒流静态方程
当工作电流 Iw＝常数时，Rw和U之间具有如下关系：
Rw
R0 ( A B Iw2e R0 ( A
U B
) U
)
恒流式热线风速仪
27
恒温静态方程
当工作电阻 Rw ＝常数时，Iw 和U之间具有如下关系：
Rw
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
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。
流体压强、速度和流量的测量-力学基础实验课件-中国科技大学-08
式中：H,φ为使用地点海拔高度（m）和纬度(°)； gN为9.80665m/s2，标准重力加速度； R为6356766m，地球的公称半径。
hN h g / g n
式中：hN为标准地点封液液柱高度；
hφ为测量地点封液液柱高度。
液柱式压力计的测量误差及其修正 毛细现象造成的误差 毛细现象使封液表面形成弯月面，这不仅会引起读数误差，而且 会引起液柱的升高或降低。这种误差与封液的表面张力、管径、 管内壁的洁净度等因素有关，难以精确得到。实际应用时，常常 通过加大管径来减少毛细现象的影响。 当封液为酒精时，管子内径d≥3mm；水、水银作封液， d≥8mm。 此外液柱式压力计还存在刻度、读数、安装等方面的误差。读数 时，眼睛应与封液弯月面的最高点或最低点持平，并沿切线方向 读数。U型管压力计和单管压力计都要求垂直安装，否则将带来 较大误差。
高超声速 （M>5, 高动态）
航天（火箭）
航空（飞机）
代价：航天器（火箭）20000$/Kg, 主要原因：火箭：推力>自重 自带氧
航空 200$/kg 利用空气中的氧
飞机：推力≈0.2自重
新一代高超：吸气式推进 航空的代价，航天的速度
以压强(动态、非定常)为关键参数的生物运动
以压强(动态、非定常)为关键参数的生物运动
单管压力计
其两侧压力差为
p p1 p2 g ( 1 )(1 F2 / F1 )h2
若F1>>F2，且ρ>>ρ1 ，则
p1 p2 gh2
贝兹（Bates）微压计 在大容器的中部插有一根升管，被 测压力接到容器的软管上（若测压 差，则低压端接到升管上端的压力 接头）。当容器的压力高于环境大 气压时，升管中的液面上升，在升 管中的浮子也随之上升。浮子的下 端挂有玻璃刻度板，投影仪将刻度 的一段放大约20倍后显示在具有游 标的毛玻璃上。相邻两刻线相差为 1mm，用游标尺读数的方法可精确 读出1Pa的压力。
边界层压力计及压差计流速及流量的测量课件
评估水利工程对环境的影响， 为环境保护和治理提供科学依 据。
在环境监测中的应用
测量河流、湖泊、水库等的水质和污 染物排放情况，为环境监测和治理提 供数据支持。
评估环境变化对人类生活的影响，为 环境保护和可持续发展提供科学依据 。
监测气象变化对环境的影响，如风速 、风向等气象参数对污染物扩散的影 响。
涡轮流量计
利用涡轮旋转的原理，通过测量 涡轮旋转的转速和流体密度来计 算流量。
超声波流量计
利用声波在流体中的传播速度与 流体流速有关，通过测量声波在 流体中的传播时间来计算流量。
测量结果的修正与校准
修正参数
根据不同的测量方法和流体特性，可能需要对测量结果进行温度、压力、密度等 参数的修正，以获得更准确的结果。
压差计
由压力感受器、导压管、差压变送器和显示仪表等组成。压力感受器和导压管 负责感知压力变化，差压变送器将压力差转换为电信号，显示仪表则显示测量 结果。
测量精度与误差分析
边界层压力计
在理想情况下，其测量精度较高，误差较小。但在实际应用 中，可能受到流体物性、管道振动、温度等因素的影响，导 致误差增大。因此，需要进行误差分析和校准，以确保测量 精度。
数据一
某河流流速与流量测量数据
数据二
某工业管道气体流速与流量测量 数据
数据三
某污水处理厂入口流速与流量测 量数据
分析三
测量结果在实践中的应用价值探 讨
分析二
测量误差来源分析
分析一
数据准确性评估
感谢您的观看
THANKS
压差计
利用流体在管道中流动时，在不同位 置产生的压力差来测量流速和流量。 通过测量两个位置的压力差，结合管 道截面积，可以计算出流速和流量。
流体流速和流量测量
实验数据记录
大气温度t= 空气密度ρ= 试验段横截面积F= 实验数据记录表 （单位mmH2O）
测量点 次 项 数 1 h静 h全 2 h静 h全 3 h静 h全 4 h静 1 目 h全 2 3 4 5 6 7 8
实验分析
确定流量时，为什么要求平均流速？ 毕托管测流量时，应注意些什么？ 作实验时，为什么要在关闭风门的情况下启动风机？
总 静
ρ
毕托管测得的为某点的局部速度，为了测定截面上的平均 速度，必须将截面按面积均分若干份，测定各份的速度， 然后再求它们的算术平均值。
Hale Waihona Puke 实验装置实验设备包括：离心式风机、多管压力计、标准毕托管、 三维坐标架、流量测量试验段等。
试验段示意图：
实验步骤
试验段装在试验台上，测量时将风量调到一定值并保持不 变，调整坐标架，使毕托管依次移到各测量点（先确定各 测量点位置），并读数，列于数据表内，测完一组数据后， 再改变风门几次，测得不同风量所对应的数据。 注意：毕托管安装必须正对来流方向，离心式风机必须在 关闭风门的情况下才能启动。
实验二 流体流速和流量测量
实验目的
熟悉毕托管的工作原理、结构、使用方法 ； 学会使用毕托管测流速并计算流量 。
实验原理
流体流动时的能量，对于不可压缩的流体，三种能量静压 能、动压能、位压能之和为一个常数。本实验位压能很小， 可以忽略。因此，静压能和动压能之和为常数，称为总压 能，总压力和静压力通常用毕托管来测量，测量时，将毕 托管插入被测气流中，压力计上则反映出h总和h静。由毕托 2(h − h ) 管测量流速的计算式为： v=
工业温度、流速、流量检测方法
温度、流速、流量检测方法1 温度测量温度测量方法主要包括热电阻测量、热电偶测量、压力式测量、红外测量、双金属温度计测量、光纤温度传感器等方法，可分为接触式和非接触式。
接触式测量方法中，热电阻和热电偶应用最为广泛。
在现场使用中，温度小于300℃的一般使用热电阻，高于300℃的大多使用热电偶，如电厂的燃烧炉、汽包、发电机蒸汽进出口都选用的是热电偶，而循环水，低压蒸汽等多用的是热电阻。
非接触式测量方法中，红外测温技术应用较为广泛，在高温（＞630℃）和超高温情况下可采用光学高温计或辐射高温计。
几种温度测量传感器价格都不高，小至十几元，贵的约几千元，取决于测量核心敏感元件。
搭载传输、显示等附件系统后造价会有所提高。
1）热电阻测量（接触式）利用导体或半导体电阻值随温度变化而改变的性质测量温度，测温范围-200~500℃。
铠装热电阻（如下图）将温度检测元件、绝缘材料、导线三者封焊在一根金属管内，它的外径可以做得很小，具有良好的力学性能，不怕震动。
同时，它具有响应快，时间常数小的优点。
优点：测量精度高；再现性好；与热电偶测量相比它不需要冷端温度补偿及补偿导线；低温段测温灵敏度高，输出信号便于远传、测量和自动控制。
缺点：是外接电源；热惯性大；不能使用在有机械振动场合。
价格：热电阻根据类型，测温范围，测温精度，产品寿命，反应时间，引线方式，品牌，产地等等因素，价格会有很大差异，以上价格是个概略的参考价格范围。
比如，常见的PT100热电阻，国产便宜的大约5块钱，进口的，做过各种防护的，上千块钱。
NTC PTC如果是板载的，例如0603封装的，便宜的大约0.1元，如果带外壳，带灌装的，或者带引线的，大约2元到10元不等。
另外，测温系统还需包括信号放大、ADC、MCU和其它配套成本。
假设我们测量环境温度，比如仓库温度，空调出风口温度或者室温情况。
测量精度不高，误差±1摄氏度。
采用PT100热电阻，比较经济的测量电路。
流体力学实验装置的流速测量与控制方法
流体力学实验装置的流速测量与控制方法流体力学实验是研究流体（气体或液体）运动规律和性质的一门学科，而在进行流体力学实验时，流速的测量和控制是非常重要的环节。
本文将重点介绍流体力学实验装置中流速的测量与控制方法。
一、流速测量方法1.1 测速原理在流体力学实验中，流速的测量是十分关键的，常见的流速测量方法包括：旋翼流速仪、热线流速仪和静压孔管流速仪等。
其中，旋翼流速仪通过旋转的方式测量流体的速度，热线流速仪则是利用电热丝受热后的冷却速度与流速成正比，静压孔管流速仪则是通过测量在孔管内外的静压差来确定流速。
1.2 测速步骤在进行流速测量时，首先需要确保实验装置处于稳定状态，接着安装好所需的测速仪器，校准仪器，随后根据实验要求采用相应的方法进行测量。
在测量过程中，需要注意避免外界因素对实验结果的影响，以保证测量的准确性和可靠性。
二、流速控制方法2.1 控制原理在流体力学实验中，流速的控制同样十分重要，常见的控制方法包括：流量控制阀、流速控制器和PID调节器等。
流量控制阀通过调节管道的截面积来改变流体通过的速度，流速控制器则是通过传感器实时监测流速并通过控制器进行相应调节，PID调节器则是利用比例、积分、微分这三种控制方式来实现对流速的精确控制。
2.2 控制步骤在进行流速控制时，首先需要确定所需的流速范围和控制方式，接着根据实验参数设置好控制设备，并进行初始化调试。
在实验进行过程中，需要随时监测流速变化，并根据实时数据进行调节，以保持所需的流速稳定。
总结流体力学实验装置的流速测量与控制是进行流体实验中至关重要的环节，正确的测量和控制方法能够确保实验数据的准确性和可靠性。
因此，实验人员在进行流速测量和控制时，需要严格按照流程操作，并时刻注意实验装置的状态，以保证实验结果的准确和有效。
管路中的压力速度和流量的测量
φ 0.5-φ 0.8 孔4个
需要注意的是，毕托管应放置在气流流动达到稳定的 地区，即远离弯头、三通、阀门等管件的直长风管部 分，以避免涡流对测量精度所带来的影响。
第三节 管路中的压力、速度和流量的测量
二、测试方法
㈠ 选择合适的测试截面 测点应离开设备足够距离，且在直长管道部分。 通常，离上游管件的距离应大于4-5倍的管道直径，离下游管件的距离应 大于2倍管径。若风管的直长部分较短，测点则应偏近气流下游方压力、速度和流量的测量
二、测试方法
㈡ 合理确定截面上的测点 对于圆形截面管道，如图所示，可将其划分成几个等面积的同心圆环， 测点则定于等到分圆环截面的中心线与管直径的交点处，令各点划线相对圆心 的距离为rI，管道半径为R，圆截面积为A，则有：
A1 A2 Ai ~ An
一、常用测量仪器及其使用
为了检查通风或气力输送管路中的运转操作状态，校核系统中各个部 分的阻力以及进行必要的调整，常需测定管路中的气流压力、速度以及流 量。因此，了解和正确地使用各种常用测量仪器是十分重要的。 ㈠ U形管液柱压力计 U形管液柱压力计又称U形压力计，U形管二侧指示液所在的刻 度，相加后即可得到二侧液柱的高度差。
若和毕托管配合使用，将U形管的一端与毕托管的任一测压口相连，另 一端与大气相通则可分别测得静压和全压值，并可据此算得气流速度。
第三节 管路中的压力、速度和流量的测量
一、常用测量仪器及其使用
㈡ 单管压力计 单管压力计又称杯柱压力计，结构如图所示。由于 压力计的另一端敞开于大气中，所以测得的压力为相对 于大气压的表压值。 单管压力计的特点是只需要读取玻璃管中的高度，因 而使用方便。
第三节 管路中的压力、速度和流量的测量
一、常用测量仪器及其使用
流体动力学研究中的压力差分析
流体动力学研究中的压力差分析引言流体动力学是研究流体在外力作用下运动、变形和相互作用的学科，广泛应用于工程领域，如航空航天、汽车工程、建筑工程等。
在流体动力学研究中，压力差是一项重要的参数，用于描述流体在局部区域内的压力变化。
本文将介绍流体动力学研究中的压力差分析。
1. 压力差的定义与意义1.1 压力差的定义压力差是指流体在两个不同位置上的压力之差。
一般来说，我们将高压区域的压力减去低压区域的压力，即可得到压力差。
1.2 压力差的意义压力差在流体动力学研究中具有重要的意义。
首先，它可以描述流体内部的压力分布情况。
通过对压力差的分析，可以更好地了解流体在不同区域内的压力变化规律。
其次，压力差还可以用于描述流体中的压力梯度，即单位距离内的压力变化量。
通过对压力差的研究，可以进一步了解流体中的压力梯度分布情况，进而研究流体的流动特性。
2. 压力差的测量方法2.1 压力传感器压力传感器是测量压力差的常用装置之一。
它通过将流体压力转化为电信号，从而实现对压力差的测量。
压力传感器根据其工作原理可以分为多种类型，如压阻型、电容型、电感型等。
2.2 测压管法测压管法是一种传统的测量压力差的方法。
该方法通过将测量段与参考段之间的管道相连接，通过读取测量段与参考段之间的液位差，从而得到压力差。
2.3 压差计压差计是一种专门用于测量压力差的设备。
它通过两个测量单元的比较，从而实现对压力差的测量。
常见的压差计有水银柱压力计、压电式压差计等。
3. 压力差的分析方法3.1 特征分析法特征分析法是一种常用的压力差分析方法。
该方法通过对压力差的特征参数进行提取和分析，从而得到流体动力学特性的信息。
常见的特征参数有最大值、最小值、平均值、峰值等。
3.2 谱分析法谱分析法是一种基于信号频率分析的压力差分析方法。
该方法通过将压力差信号进行频谱分解，从而得到不同频率分量的能量大小，进而研究流体动力学特性。
4. 压力差分析的应用4.1 流体力学研究在流体力学研究中，压力差分析被广泛应用于研究流体的流动特性。
边界层,压力计及压差计,流速及流量的测量23页文档
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
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35、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
边界层压力计及压差计流速及流量的测量
整理得
p1 p2 (0 )gR
若被测流体是气体， 0 ，则有
p1 p2 Rg0
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（2）双液体U管压差计 适用于压差较小的场合。 密度接近但不互溶的两种指示 液A和C ( A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应 大于10 。
p1 p2 Rg( A C )
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1. 流速：单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
（平均流速）： u qv A
m/s
2. 质量流速：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
G qm qv u kg/（m2·s）
AA
流量与流速的关系： qm qv uA GA
• 测速管（皮托管） • 孔板流量计 • 文丘里流量计 • 转子流量计
AR——转子上端面处环隙面积 CR——转子流量系数
转子流量计流动示意图
2020/6/26
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边界层 压力计与压差计的测量 流速与流量的测量
2020/6/26
一：边界层
概念：
边界层：紧贴壁面非常薄的一区域，流体速度的
变化主要发生在这里。
主体区（外流区）：边界层以外的流动区域。
黏度：速度梯度为1时，单位受力面积上流体层 之间内摩擦力的大小。
黏度应力：两相邻流体层之间单位面积上的内 摩擦力（实际上是表面力中的切应力，又称剪
P
P内管－P外管＝
u
2
2(0)gRu 2 NhomakorabeaR(0 )
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流量的计算：
将U形压差计公式代入式中，得：
u0 C0
2Rg(0 )
根据u0即可计算流体的体积流量：
喷管特性实验
喷管特性实验一、实验目的1.验证喷管中气流的基本规律，加深对临界压力、临界流速和最大流量等喷管临界参数的理解。
2.比较熟练地掌握压力、压差及流量的测量方法。
3.重要概念1的理解：应明确在渐缩喷管中，其出口处的压力不可能低于临界压力，流速不可能高于音速，流量不可能大于最大流量。
4.重要概念2的理解：应明确在缩放喷管中，其出口处的压力可以低于临界压力，流速可高于音速，而流量不可能大于最大流量。
二、实验装置整个实验装置包括实验台、真空泵（规格为1401型，排气量3200L/min）。
实验台由进气管、孔板流量计、喷管、测压探针、真空表及其移动机构、调节阀、真空罐等几部分组成，如图6-4所示。
图6-4 喷管实验台1-进气管；2-空气吸气口；3-孔板流量计；4-U形管压差计；5-喷管； 6-三轮支架；7- 测压探针；8-可移动真空表； 9-位移螺杆机构及位移传感器； 10-背压真空表；11-背压用调节阀；12-真空罐；13-软管接头；14-仪表箱；15-差压传感器；16-被压传感器；17-移动压力传感器进气管为φ57×3.5无缝钢管，内径φ50。
空气从吸气口入进气管，流过孔板流量计。
孔板孔径φ7，采用角接环室取压。
流量的大小可从U形管压差计或微压传感器读出。
喷管用有机玻璃制成，配有渐缩喷管和缩放喷管各一只。
根据实验的要求，可松开夹持法兰上的固紧螺丝，向左推开进气管的三轮支架，更换所需的喷管。
喷管各截面上的压力是由插入喷管内的测压探针（外径φ1.2）连至“可移动真空表”测得，由于喷管是透明的，测压探针上的测压孔（φ0.5）在喷管内的位置可从喷管外部看出，它们的移动通过螺杆机构移动，标尺或位移传感器实现测量读数。
喷管的排气管上还装有“背压真空表”，其压力大小用背压调节阀进行调节。
真空罐直径φ400，起稳定压力的作用。
罐的底部有排污口，供必要时排除积水和污物之用。
为减小震动，真空罐与真空泵之间用软管连接。
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6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
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2020/6/26
一、测速管
测速管又称皮托（Pitot）管
测量原理：流体以流速u流向测速管，在内 管口A处降为0。
PA ρg
P ρg
vu 2
2g
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，称为冲压头（能）。
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内外管之压强差为：
P
P内管－P外管＝
u 2
2
若使用U形管压差计，所测流体的密度为ρ， U型管压差计内充有密度为ρ0 的指示液， 读数为R。
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转子流量计的流量方程 ：
转子共受到三个力：重力（向下）、
压力（向上）、浮 力（向上）。
u0
当转子静止不动时，三个力平衡，即：
0
0′
( p1 p0 ) Af V f g f V f g
由此可推得转子流量计的体积流 1
1′
量为：
பைடு நூலகம்qV CR AR
2( f )V f g A f
边界层 Le
充分发展的流动
进口段长度（Le）：流动达到充分发展所需的管长 P70
管内充分发展： 层流时：Le/d≈0.05Re 湍流时：le≈40~50d
（Re=ρud/μ)
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边界层 压力计与压差计的测量 流速与流量的测量
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二：静力学 基本方程的应用 ： 压力计与压差计的测量
整理得
p1 p2 (0 )gR
若被测流体是气体， 0 ，则有
p1 p2 Rg0
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（2）双液体U管压差计 适用于压差较小的场合。 密度接近但不互溶的两种指示 液A和C ( A C ) ；
扩大室内径与U管内径之比应 大于10 。
p1 p2 Rg( A C )
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AR——转子上端面处环隙面积 CR——转子流量系数
转子流量计流动示意图
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应力，用τyx表示。
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随着流动距离的增大，Re= ρ ν ∞ χ / μ数值变大，会 有一段过渡到湍流，称为过渡区边界层。
边流界体层流内经流固动体将壁会前出缘现时不，稳边定界状层态的，流并动逐一渐般过为渡层到流湍， 流称，为此层后流的边边界界层层。称为湍流边界层。
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P
P内管－P外管＝
u
2
2
(0
)gR
u 2gR(0 )
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流量的计算：
将U形压差计公式代入式中，得：
u0 C0
2Rg(0 )
根据u0即可计算流体的体积流量：
qV u0 A0 C0 A0
2Rg(0 )
质量流量：
qm qV C0 A0 2Rg(0 )
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边界层 压力计与压差计的测量 流速与流量的测量
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一：边界层
概念：
边界层：紧贴壁面非常薄的一区域，流体速度的
变化主要发生在这里。
主体区（外流区）：边界层以外的流动区域。
黏度：速度梯度为1时，单位受力面积上流体层 之间内摩擦力的大小。
黏度应力：两相邻流体层之间单位面积上的内 摩擦力（实际上是表面力中的切应力，又称剪
三、文丘里（Venturi）流量计
文丘里流量计的流量计算
由于文丘里流量计的测量原理与孔板流量计相同， 其流量计算公式也与孔板流量计相似，即：
qV Cv A0
2gR0
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四、转子流量计
1、转子流量计的结构 （1）上粗下细的锥形玻璃管（锥 角约在4°左右）； （2）管内一个密度大于被测流体 的固体转子（或称浮子）； （3）流体自玻璃管底部流入，经 过转子和管壁之间的环隙，再从 顶部流出。
1.压力计：
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2.压差计：
（1）U形压差计
设指示液的密度为 0 ，
被测流体的密度为 。
A与A’ 面 为等压面，即 pA pA'
而 pA p1 g(m R)
pA' p2 gm 0 gR
p1 A
p2
m R A’
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所以
p1 g(m R) p2 gm 0 gR
1. 流速：单位时间内流体质点在流动方向上所流经的距离。
（平均流速）： u qv A
m/s
2. 质量流速：单位时间内流经管道单位截面积的流体质量。
G qm qv u kg/（m2·s）
AA
流量与流速的关系： qm qv uA GA
• 测速管（皮托管） • 孔板流量计 • 文丘里流量计 • 转子流量计
（3） 倒U形压差计 指示剂密度小于被测流体密度，
如空气作为指示剂。
p1 p2 Rg( 0 ) Rg
（4） 倾斜式压差计 适用于压差较小的情况。
（5） 复式压差计 适用于压差较大的情况。
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边界层 压力计与压差计的测量 流速与流量的测量
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三：流速与流量的测量