化工原理第一章第六节讲稿概论

一、测速管
1、测速管（皮托管）的结构
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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 。
hA
u2 2g
pA
g
B点测得为静压头
hB
pB
g
冲压头与静压头之差
hA hB
pA pB
g
u2 2g
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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ρ’的
第一章 流体流动
第六节 流速和流量的测量
一、测速管 二、孔板流量计 三、文丘里流量计 四、转子流量计
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流量计
变压头流量计 将流体的动压头的变化以静压头 的变化的形式表示出来。一般， 读数指示由压强差换算而来。 如：测速管、孔板流量计和文丘 里流量计
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变截面流量计 流体通过流量计时的压力降是固 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
3）测速管应放置于流体均匀流段，且其管口截面严格垂 直于流动方向，一般测量点的上，下游最好均有50倍直径长 的直管距离，至少应有8~12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 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。
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V s2 1 f 2
VS1
2 f 1
下标1代表标定流体（水或空气）的流量和密度值，下 标2代表实际操作中所用流体的流量和密度值。
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流量与环隙面积有关，在圆锥形筒与浮子的尺寸固定 时，AR决定于浮子在筒内的位置，因此，转子流量一般都 以转子的位置来指示流量，而将刻度标于筒壁上。
转子流量计在出厂时一般是根据20℃的水或20℃、 0.1MPa下的空气进行实际标定的，并将流量值刻在玻璃管 上。
使用时若流体的条件与标定条件不符时，应实验标定 或进行刻度换算。
平衡状态，截面2-2’和截面1-1’的静
压强分别为p2和p1,若忽略转子旋转的切
向力 p1 p2 Af Vf f g
p1
p2
Vf Af
f g
Vs CR AR
2P1 P2
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CR为转子流量计的流量系数，AR为环隙面积
Vs CR AR 2gV f f Af
2gR A
Cv的值一般为0.98 ~ 0.99。
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。
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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，转子处于
在1-1’和0-0’间列柏努利方程，略去阻力损失 p1 u12 p0 u02 2 2
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p1 p0 u02 u12
2
校正忽略能量损失误差
u02 u12 C1
2 p1 p2
取压点误差
u02 u12 C1C2
2 pa pb
A1u1 A0u0
2
u2 1
u02
若以体积或质量表达，则
Vs C0 A0
2gR A
ws A0u0
C0 A0
2gR A
C0---孔流系数， C0=f( A0/A1,Re1 )
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当Re1超过某界限值时，C0不再随Re1而变C0=const，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大于界限值。
3、孔板流量计的优缺点
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
hf C02 Rg '
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。
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三、文丘里流量计
管道中的流量为
Vs Cv A0
A0 A1
u0
C1C2
1
A0 A1
2
2 pa pb
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令
1
C1C2 A0 A1
2
C0
u0 C0
2 pa pb
用孔板前后压强的变化来计算孔板小孔流速u0的公式 U型管压差计读数为R，指示液的密度为ρA
pa pb gRA
u0 C0
2gR A
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指示液，读数为R。
u2 R' g
2g
g
u 2gR( )
——测速管测定管内流体的基本原理和换算公式
实际使用时
uc
2gR( )
c=0.98~1.00
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3、使用皮托管的注意事项
1）测速管所测的速度是管路内某一点的线速度，它可以 用于测定流道截面的速度分布。
2）一般使用测速管测定管中心的速度，然后可根据截面 上速度分布规律换算平均速度。
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二、孔板流量计
1、孔板流量计的结构
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2、孔板流量计的工作原理
流体流到孔口时，流股截面收缩，通过孔口后，流股还 继续收缩，到一定距离（约等于管径的1/3至2/3倍）达到最 小，然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面，流股截面最小 处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉。因此，当 流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量 越大，所产生的压强差越大。因此，利用测量压强差的方法 就可测量流体流量。