流体流量的测量方法(20200825200134)
流体管道压力流速流量测定实验（可编辑）
流体管道压力流速流量测定实验龚红卫南京工业大学城建学院流体管道压力流速流量测定实验一实验目的二实验所用仪器量具三测定前的准备四测定内容五测定步骤一实验目的通过本实验要求掌握用毕托管与微压计来测量风管中风压风速和风量的方法并了解微压计的工作原量基本构造和使用方法学会使用机械风速仪和热电风速仪二实验所用仪器量具 1．毕托管标准普通 2．倾斜式或补偿式微压计 3．风速仪 4．温度计0℃50℃ 5．气压计 6．钢卷尺卡尺三测定前的准备 1．选择测定断面测定断面原则应选在气流均匀而稳定的直管段上离开产生涡流的局部构件有一定的距离以免受局部阻力的影响即按气流方向在局部阻力之后大于或等于4倍管径或矩形风管大边尺寸在局部阻力之前大于15倍管径或矩形风管大边尺寸的直管段上如图1当条件受到限制时距离可适当缩短但也应使测定断面到前局部构件的距离大于测定断面到后局部构件的距离同时应适当增加测定断面上测点的数目风管测定断面位置图 2．确定断面内的测点 1矩形风管断面没测点的位置 2圆形风管断面测点的位置在圆形风管内测量平均流速时应根据管径的大小将断面划分为若干个面积相等的同心环每个圆环测量四个点且这四个点必须位于互相垂直的两直径上在相互垂直的直径上应开两个测孔如右图测定断面上所划分的圆瑨数目见下表圆形风管测点圆环数及测点数各测点距风管中心距离可按下式计算四测定内容 1．风管内风压的测定根据流体力学理论知道对不可压缩流体在管内任意断面上的全压等于其静压与动压之和则动压等于全压与静压之差由此原理并根据倾斜式微压计的测压原理欲测风管断面上的全压静压和动压可按如图5进行连接由上页图5可看出毕托管是测量风压的一次仪表它作用把风管内的压力传递出来而微压计则是用来显示风压大小的二次仪表测定前根据测定断面是处于通风机的吸入段还是压出段将毕托管与微压计正确加以连接然后根据计算出的测点位置依次进行测量测量时将多向阀手柄板向测量位置在测量管标尺上即可读出液柱长度再乘以倾斜测量管所固位置上的仪器常数K值即得所测压力值mmH20 测定断面上的平均静压Pj平均全压Pq可按下式计算 1234式中的n为断面上测点总数在测量动压时有时会碰到某些测点的读数为零值或负值的情况这表明该断面上气流很不稳定产生了涡流但通过该断面的流量并没改变在计算平均动压时宜将负值当作零值处理但测点的总数应为动压为负值及零值在内的全部测点五测定步骤谢谢龚红卫 sanwencom 图1 1风机 2测定断面a为风管的大边 d为风管直径在测定断面的内各点的气流速度是不相等的因此应选择有代表性的测点在测定断面内确定测点的位置和数目主要决于风管断面形状和尺寸在矩形风管内测量平均流速时可将断面划分为若干个面积相等的小截面并使各小截面尽可能接近正方形其面积不大于005m2小截面的边长为200250mm最好取小于220mm测定位于各小截面的中心处如下图图2矩形截面内的测点位置示意图图3 圆形截面内的测点位置图4三个圆环时测点位置示例图 3 图4 风管直径＜ 200 200～400 400～600 600～800 800～1000 ＞ 1000圆环数个 3 4 5 6 8 10 测点数 12 16 20 24 32 40 式中R 风管的半径mm Rn风管中心到第n环测点的距离mm n 从风管中心算起圆环的顺序号m 风管断面所划分的圆环数为了使一时确定测方便可将测点到风管中心的距离换算成测点到管壁即测孔的距离ＫＲ如图3Ｋ为倍数见后页表格式1 圆环上的测点到管壁的距离Ｋ值５ 005 016 029 045 068 132 155 171 184 195 测点编号３４６１ 009 006 004 ２ 029 021 013 ３ 059 039 024 ４ 141 065 035 ５ 171 135 050 ６ 191 161 017 ７ 179 129 ８ 194 150 ９ 165 10 176 11 187 12 196 图5 皮托管与倾斜微压计的连接方法式1 当动压值相差太大时测量断面上的平均动压Pd通常按均方根动压求得若各测点动压值相差不大可用动压的算术平均值计算式2 式4 式3 1平均风速的计算Vp 知道测定面上的平均动压后则测定断面上的平均风速可按下式计算 ms 式 5 5式中γ液体压差计所用液体的容重Nm3 γ流动气体本身的容重Nm3 φ经实验校正的流速系数一般取1hr 液柱差 m 2．风管内风量的确定由于流动气体本身的密度kgm3 φ 1 ms 则式6 在常温条件下大气压760mmHg柱式中 Pd 平均动压mmH2O 式7 如果所测温度是非常温应按下式计算空气的密度可按下式计算 Kgm3 式8 式中Pa大气压力kgm2 ta环境温度℃ R空气常数R 294 kgmkg℃ρa非常温条件下空气密度kgm3 应注意当风管风速小于2ms时采用热球风速仪直接测量风管截面上的平均风速然后取其算术平均值作为该断面的平均风速 2风管风量的确定 m3h 式9 式中 F 风管截面积m2 Vp 平均风速ms 1．熟悉测量风压仪器的使用方法及注意事项检查测定断面位置是正确用内径卡尺测量风管的直径D及大边长A 2．根据测定断面上已开好的测孔将毕托管与微压计正确地加以连接并算出各测点到管壁的距离用胶布或调节环标示在毕托管上将毕托管装在测架上 3．启动风机分别在测定断而后水平或垂直方向上测出各测点的全压静压和动压并记录在对应表格上页中 4．第一次测定完毕后用调节阀改变风量重复几次每调节一次风量在测定前后都要用温度计读出气流的温度取其平均值同时测出大气压力求空气密度 5．关闭风机整理好仪器并计算测定结果管道内风速风压风量测定记录计算表日期大气压 Pa空气温度℃风管直径或大边长 mm面积 m2 测定次数测点全压值 Pq 静压值Pj 动压值 Pd 常用仪器平均动压平均风速风量 mmH2O mmH2O mmH2O k Pdp mmH2O Vp ms L m3h。
流量测量的方法及其原理
流量测量的方法及其原理流量可以根据被测物理量的不同分为质量流量（mass flow rate）和体积流量（volume flow rate）的测量，由于质量相对于体积是一个不变量，因此前者更为准确．二者的主要测量方法如下所述：1、质量流量（mass flow rate）的测量方法及其原理1.1 传送带的流量测量传送带的流量测量原理如图1所示，通过重力传感器测量传送带上长度为L部分的质量M，如果传送带的速度为v，质量流量为Q，那么，Q可以表示为：Q/(1)LMv图1 传送带的流量测量原理示意图1.2 Coriolis流量计Coriolis流量计多用于测量液体的质量流量，主要工作原理是通过测量在旋转管中的流体的Coriolis力，进而间接测得质量流量．1.3 热式质量流量计热式质量流量计多用于测量气体的质量流量，使流体通过加热装置，通过测量：a)流体温度的上升，b)把流体加热至一定温度时加热装置的功率，进而测得质量流量．1.4 通过测量体积流量与流体密度进行测量2、体积流量（volume flow rate）的测量方法及其原理2.1 压差流量计压差流量计的测量原理如图2所示：在流体通道管中加入一个障碍物（如，文丘里管），当流体通过障碍物时，其速度增加，对容器壁产生的压强减小，体积流量正比于约束装置前后流体压强之差的平方根。
图2 压差流量计的测量原理示意图图2中1P 对应通过障碍之前的位置，2P 对应流体通过障碍后压强为极小值的位置，体积流量Q 可以表示为： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=ρ)(2)/(1212122P P A A A Q (2) 其中，1A 与1P 分别表示流体通过障碍之前的横截面积以及压强，2A 与2P 分别表示流体通过障碍之后的横截面积以及压强，ρ表示流体的密度。
以上公式在实际应用之中有一定的不便，比如相应的横截面积1A 与2A 都不宜测得，因此，经常把公式(2)修正为： ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-=ρ)(2)'/'(1'212122P P A A A C Q D (3) 式(3)中，'1A 为流体通过障碍之前管道的直径，'2A 为障碍的直径，D C 是流量系数，与Reynolds 数以及管道与流体的直径差有关。
液体流量计的操作使用步骤
液体流量计的操作使用步骤液体流量计是测量管路中液体流量的一种工具，广泛应用于各种行业领域，例如化工、食品饮料、制药等。
正确使用液体流量计可以准确地测量流量，并且有助于提高设备的效率和安全性。
下面介绍液体流量计的操作使用步骤。
第一步：安装在安装液体流量计之前，需要检查管道是否严密连接。
液体流量计的安装位置应该在管道水平部分，避免产生泡沫或气泡，影响准确测量。
在安装液体流量计的时候，需要先确定流量计的进口和出口方向，按照箭头方向进行连接。
同时需要确认水槽容量是否满足流量计水量的要求。
液体流量计在安装的过程中需要认真检查管道和流量计的连接是否平稳。
如果不平稳，可以使用软管连接器或是加密垫片来加强固定。
另外，需要检查液体流量计的电源是否正常接通。
第二步：校准在使用液体流量计前，需要进行校准操作，以确保读数的准确性和可靠性。
校准液体流量计的方法通常有两种：1. 使用标准量标准量是为了比较其它量而被选定的一个量，在液体流量计的校准过程中必须使用标准量进行校准。
先通过调节控制器，使其输出信号达到标准量，接着确认流量计已经被连接到系统中。
将标准量流入液体流量计之后，通过读取对应的数字或者指针进行读数，当读数和标准量相符后，即说明液体流量计已经校准好。
需要注意的是，在校准过程中需要按照标准量的流量值和指示器读数数据进行比对。
2. 通过外部标准表校准设置外部标准表，确保校准液体流量计的准确性。
选择一个有稳定流量的流量表进行校准，可以使用校准装置以供放置校准液体流量计的容器。
通过校准装置、液体流量计、标准流量表的串联测试，确保液体流量计的测量精度，以此来校准流量计。
第三步：使用在使用液体流量计的时候，需要根据需要调整控制器的输出信号，保证液体流量计读数的准确性。
保证流量计的输出信号符合要求，还需要按照流量计的设备手册逐步检查设备参数。
需要注意的是，液体流量计应该定期进行保养和清理，避免沉积物和其他污染物的堵塞影响测量精度。
气液两相流体流量或质量含气率的液体取样测量方法
摘要:从被测气液两相流体中取样分流出一部分单相液体,通过测量这部分单相液体的流量确定被测气液两相流体的流量或干度。
通过将两相流体的测量转化为单相液体的测量,避免了两相流体的波动对测量精度的影响。
分析表明:取样液相流量与主管路总流量的比值与主管质量含气率成线性关系。
如果已知质量含气率或质量流量其中一个参数可以确定另一个参数。
设计了液体取样装臵,在气液两相流实验环道上进行实验。
结果表明:本实验范围内,流量和质量含气率测量最大误差小于10%。
引言气液两相流广泛存在于石油、化工、核能等许多工业领域,在两相流系统中多相流体的流量测量是难以回避的,也是至今未能很好解决一个难题。
Falcone,Alvaro,Hewitt,林宗虎等人对多相流量测量进展进行了回顾[1~4]。
与单相流相比,两相流体的一个显著特征就是流动具有强烈的波动性,气液两相在管道截面的分布形式即流型随着气液相流量的改变不断变化,不同流型间的相态分布特征和流体动力学特性有很大差别,导致工作在两相流体中的仪表输出信号受流型等参数的影响波动性大,测量精度低。
有些在线多相流量测量技术采用人工神经网络等非线性信号处理技术来预测多相流量[5],缺乏坚实的理论基础,严重依赖训练样本的范围、数量及精度,在使用过程中还需要进行频繁标定。
另外,基于射线吸收原理的多相计量方法还存在对环境和人员潜在的威胁[6]。
为了改善两相流量测量的可靠性和精度,王栋提出了利用T型三通的相分离特性,从被测气液两相流体中分流出一部分单相气体,通过测量这部分单相气体的流量确定被测气液两相流体的流量或干度的计量方法[7],由于测量仪表工作在单相气体环境条件下,测量稳定性有了很大提高。
但由于气体的密度随温度压力变化,容易造成取样气体质量流量的测量精度偏低。
为此,本文提出了基于液体取样的多相流量测量方法,根据取样液体流量确定主管被测两相流体流量或质量含气率。
1 流量和质量含气率测量原理上游来的气液两相流体经过特殊设计的液体取样器后,被分成两部分,一部分液相进入液体取样回路;另一部分两相流体沿原来路线流入直通回路。
化工单元操作：流量的测量
p
U形管压差计反映了A、B两点能量之差，既有
P
hA
hB
ur2 2
由于 P (0 )gR
ur
2gR(0 )
流量测量
二、 孔板流量计
流束截面积最小， 称之为缩脉
利用流体流经节流 元件产生的压力差 实现流量测量，属 于压差式流量计
优缺点：
优点：构造简单， 使用广泛；
缺点：阻--流量的测量
流量测量
一、 测速管（皮托管）
测压 小孔
优缺点：
（1）流动阻力小， 可测速度分布，适 于大直径管道中气 速测量；
（2）点速度，不 能直接测平均速度， 工作流体应不含固 粒。
流量测量
一、 测速管（皮托管）
B
测速原理
A
A点 局部动能+静压能
hA
ur 2 2
p
B点
静压能
hB
截面积扩大，流速减小，压力增大，上下两端压差
1 变小，当压差造成的升力等于转子重力时，转子则
保持平衡，此时上端面读数即为流体流量。
2
截面式流量计
优缺点：
（1）读取流量方便，能量损失很小，测量范围也宽， 能用于腐蚀性流体的测量；
（2）因流量计管壁大多为玻璃制品，故不能经受高 温和高压，在安装使用过程中也容易破碎，且要求 安装时必须保持垂直
流量测量
三、 文丘里流量计 克服孔板流量计能量损失大的缺点发展而来
优缺点： （1）能量损失小； （2）各部分尺寸要求严格，所以造价较高。
流量测量
四、 转子流量计
测量原理
流体自下而上流经转子与管壁环隙时，由于流通截
u0
面积突然缩小而流速增大、压力降低，造成转子底 部压力大于顶部使得转子上浮。当上浮时，环隙的
流量测定方法
流量测定方法
流量测定方法是指测量液体或气体在一定时间内通过管道或装
置的体积或质量的方法。
测量流量可以用于很多领域，例如水电站、石化、冶金、航空等。
常见的流量测定方法有机械式、电磁式、超声波式、压力式等。
其中，机械式流量计需要测量流体对机械元件的作用力或转动，常见的有涡轮式、节流式、容积式等；电磁式流量计则利用磁感应原理，测量导体在磁场中的电动势，常见的有电磁流量计、涡街流量计等；超声波式流量计则利用超声波的传播速度和方向，测量流体的流速和流量；压力式流量计则利用压力差来计算流量，常见的有差压式流量计、正压式流量计等。
在选择流量测定方法时，需要根据测量范围、测量精度、使用场合等因素进行选择。
同时，也需要注意流量计的安装位置、使用环境、维护保养等方面，以确保测量结果的准确性和可靠性。
- 1 -。
测流的五类方法
测流的五类方法
嘿，朋友们！今天咱就来讲讲测流的五类方法，保证让你大开眼界！
第一种，那就是像侦探找线索一样的容积法！比如说，想象一下，你要测量一个大水池里的水有多少，你就把水放光，然后看看放出来多少，这就是容积法。
就好像你数清楚一袋子糖果有多少颗一样，是不是很神奇呀！
第二种呢，是流速仪法。
哎呀呀，就像你跑步比赛时用秒表测速度一样。
把流速仪放到水流里，就能测出水流跑得有多快啦！比如在小河里放个流速仪，就能知道河水奔腾的速度呢，多有意思！
第三种，是浮标法哟！就像看着小船在水上漂呀漂。
在水面上放个小浮标，看着它顺着水流飘下去，然后根据时间和距离就能算出水流速度啦。
就好比看着一只小鸭子在河里游，然后计算它游过一段距离花了多久时间，哈哈！
第四种，是堰槽法。
这就好比给水流修个特别的通道，通过测量这个通道里水的情况来了解水流。
举个例子，在小溪上修个特殊的小坝，然后观察水怎么流过这个小坝，是不是很特别呀！
最后一种，超声波法。
哇哦，就像有双神奇的眼睛透过水看到里面的情况一样。
利用超声波来测量水流，多高科技呀！想象一下医生用超声看身体里的情况，有点类似呢！
总之呢，这五类测流方法都各有各的奇妙之处，好好去了解它们，就像打开一个个充满惊喜的盒子一样哟！。
名词解释流体的流量
名词解释流体的流量流体的流量是物流学中的一个重要概念，它主要用于描述某个系统中流体通过的速度和数量。
在工程、医学、物理学等领域的研究和应用中，准确度高和数据量大的流量测量是必不可少的。
本文将从流量的定义、测量方法、流体动力学、应用领域和未来发展方向等方面进行探讨。
一、流量的定义流量通常用来描述物质在某个时空单位中通过的速度和数量。
在液体流体中，它可以表示为单位时间内通过某一横截面的液体体积。
在气体流体中，流量则表示单位时间内通过某一截面的气体质量或体积。
流量的单位通常使用立方米/秒或升/秒等。
二、流量的测量方法1. 速度测量法：也称为速度积分法，通过测量流体的速度和截面积，计算出单位时间内通过的体积或质量。
2. 压力差法：利用流体在管道或装置中流动时产生的压力差，通过测量压力差和管道截面面积，计算流体的流量。
3. 质量法：通过测量物质或流体通过前后质量差，计算出单位时间内通过的质量。
4. 质量控制法：通过测量一定时间内流体中的悬浮物质的质量，来计算流体的流量。
三、流体动力学流体动力学研究流体在各种条件下的运动规律和流动特性。
流体的流量在流体动力学中是一个重要的研究对象之一。
流体的流量受到多种因素的影响，例如流速、管道直径、压力差、黏度等。
深入研究流体动力学可以帮助工程师和科学家更好地理解和控制流体的流量。
四、应用领域流量的测量和控制在众多领域中都是必不可少的。
在工业生产中，流量测量在石油、化工、食品加工等领域起到重要作用。
在医学领域，流量测量则用于呼吸治疗、血液循环监测等。
此外，流量控制也在环境保护、水资源管理和交通运输等领域发挥着积极作用。
不同领域的流量测量方法和设备也各不相同，需要根据具体情况进行选择和应用。
五、未来发展方向随着科学技术的不断进步，流量测量技术也在不断发展。
无线传感技术、纳米技术和生物传感技术等新技术被应用于流量测量领域，提高了测量的灵敏度和精确度。
同时，智能化流量计和大数据分析技术的发展也为流体流量的测量和控制提供了更多的可能性。
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。
典型流体的流量测量技术（一）
典型流体的流量测量技术（一）流量测量是工业过程测量中的一个重要参数。
在工业生产中承担着两类重要任务：其一为流体物资贸易核算储运管理和污水废气排放控制的总量计量；其二为流程工业提高产品质量和生产效率，降低成本以及水利工程和环境保护等作必要的流量检测和控制。
流量测量涉及广泛的应用领域。
过程测量、能源计量、环境保护、交通运输等高耗能领域对流量测量的需求急速增长，为流量测量技术提出了新的要求。
不仅要求流量测量仪表耐高温高压，而且能自动补偿参数变化对测量精度的影响，从节约能源、成本核算、贸易往来及医药卫生等方面的特殊要求考虑，要求流量测量精度高、压损小、可靠性高。
新技术、新器件、新材料和新工艺及新软件的开发应用，使得流量计的测量准确度越来越高，流量的测量范围越来越广。
同时流量计对测量介质的要求在降低，适用范围也越来越宽，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。
今天我们来说说几种典型流体的流量测量技术。
微小流量的测量半导体制造业、生物工程、精细化工等的兴起，使流量测量向低端延伸，小流量计流量的要求在上世纪80∽90年代凸显起来。
何谓小流量？业界尚无公认的定义和界限，小流量因应用领域而异是一个模糊的概念。
管道小流量测量体现于管径小和流速低两个层次，就流程工业而言，习惯上DN10甚至DN15以下管径流量测量称之小流量测量，通常其流量值液体为1L/min或0.06m³/h以下，流量仪表满度流量时的流速低于0.1m/s。
1、测量方法传统小流量测量技术节流差压（层流）法、浮子法和容积法等有了卓越的改进，新测量技术如超声法、热法、科里奥利法等也有成效地应于液体和气体小流量测量。
2、特点微小流量与一般流量测量相比较，具有以下特点。
1）雷诺数低一般管道流动均为紊流流动，流量仪表也是针对紊流流动态设计的，而小流量仪表因管径小常处于层流流动（例如管内径6mm，流量0.05L/min，Re为1800或层流/紊流过渡区流态流动，小流量测量受使用中流体黏度变化影响颇大。
磁流体流量测量方法
磁流体流量测量方法
首先，让我们来看一下磁流体流量测量方法的基本原理。
当导
电液体流经管道时，液体中的带电粒子（离子）会受到外加磁场的
作用，从而产生感应电动势。
根据法拉第电磁感应定律，液体流速
与感应电动势成正比。
因此，通过测量感应电动势的大小，就可以
确定液体的流速，进而计算出流量。
在实际应用中，磁流体流量测量方法通常采用电磁式流量计。
电磁式流量计由电磁线圈和传感器组成，电磁线圈通过通电产生磁场，当导电液体流经时，传感器测量感应电动势并转换为标准信号
输出。
这种方法具有测量范围广、精度高、稳定性好等优点，因此
在工业领域得到了广泛应用。
除了电磁式流量计外，磁流体流量测量方法还包括磁敏式流量计、涡街流量计等多种类型。
它们在测量原理、适用范围和精度等
方面存在差异，用户可根据具体需求选择合适的测量方法。
此外，需要注意的是，在使用磁流体流量测量方法时，要考虑
液体的导电性、粘度、温度等因素对测量的影响，以及管道的安装、校准和维护等方面的要求，以确保测量结果的准确性和可靠性。
总的来说，磁流体流量测量方法是一种成熟、可靠的流量测量技术，具有广泛的应用前景和重要的工程意义。
通过不断的技术创新和改进，相信这一方法在工业生产中会发挥越来越重要的作用。
流体流量的测量要点
2.4 流体流量的测量本节重点： 孔板流量计与转子流量计的原理、特点等。
难点： 流量方程的推导。
2.4.1 孔板流量计孔板流量计的结构与测量原理 孔板流量计属于差压式流量计，是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量的。
孔板流量计的节流元件为孔板，即中央开有圆孔的金属板，其结构如图2-19所示。
将孔板垂直安装在管道中，以一定取压方式测取孔板前后两端的压差，并与压差计相连，即构成孔板流量计。
在图2-19中，流体在管道截面1-1′前，以一定的流速u 1流动，因后面有节流元件，当到达截面1-1′后流束开始收缩，流速即增加。
由于惯性的作用，流束的最小截面并不在孔口处，而是经过孔板后仍继续收缩，到截面2-2′达到最小，流速u 2达到最大。
流束截面最小处称为缩脉。
随后流束又逐渐扩大，直至截面3-3′处，又恢复到原有管截面，流速也降低到原来的数值。
流体在缩脉处，流速最高，即动能最大，而相应压力就最低，因此当流体以一定流量流经小孔时，在孔前后就产生一定的压力差21p p p -=∆。
流量愈大，p ∆也就愈大，所以利用测量压差的方法就可以测量流量。
孔板流量计的流量方程 孔板流量计的流量与压差的关系，可由连续性方程和柏努利方程推导。
如图，在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂时不计能量损失，有2222112121u p u p +=+ρρ 变形得 ρ2121222p p u u -=- 图2-19 孔板流量计或ρpu u ∆=-22122由于上式未考虑能量损失，实际上流体流经孔板的能量损失不能忽略不计；另外，缩脉位置不定，A 2未知，但孔口面积A 0已知，为便于使用可用孔口速度u 0替代缩脉处速度u 2；同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上，所以引入一校正系数C 来校正上述各因素的影响，则上式变为：ρpCu u ∆=-22120 （2-26）根据连续性方程， 对于不可压缩性流体得 11A A u u = 将上式代入式（2-26），整理后得 ρpA A C u ∆-=2)(12100 （2-27）令 2100)(1A A C C -=则 ρpC u ∆=200 （2-28）将U 形压差计公式p 1-p 2=Rg(ρi -ρ)代入式（2-28）中，得ρρρ)(2000-=Rg C u (2-28a)根据u 0即可计算流体的体积流量ρρρ)(2q 00000v -==Rg A C A u (2-29)及质量流量)(2q 000m ρρρ-=Rg A C (2-30)式中C 0称为流量系数或孔流系数，其值由实验测定。
流量流速的测定及常见流体测速仪
流量流速的测定及常见流体测速仪如何测定流体的流速和流量关于流体力学来讲是一门超级重要的研究，现在，有关流体的测量与咱们的生活息息相关。
由于实际流动超级复杂，实验研究和流体测量仍然是查验理论分析和数值计算结果最终的具有说服力的方式。
那么该如假设测定流量及流速呢？关于流体流量的测定，有以下几种常见的仪器。
1.文丘里管流量计文丘里管由渐缩管、中间的喉部断面和渐扩管组成，渐缩管内速度增加，压力下降，渐扩管内动能又转变成压力能，速度减小，压力增加。
因为压力与流速有关，因此能够用来测流量。
如图7.7所示，以管道轴线为基准面，1和2两断面间伯尽力方程为 g vp z g v p z 2222222111++=++γγ 代入持续性方程，得：2121v A A v =喉部理想流速为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-=γγ22112122()(2)(11p z p z g A A v文丘里管能够精准测量管道内流体流量，除安装费用外，文丘里管唯一的不足是在管路中增加一个摩擦损失。
事实上，所有损失都发生在渐扩管中，即图中2和3断面间，一样为静压差的10%到20%。
为了测量精准，在文丘里管前面应该至少有管道直径的5～10倍的直管段。
所需要的直管段长度取决于入口断面的条件。
随管径比率增加，入口断面处流动阻碍增大。
压力差测量应该用管道周围的环形测压管，并保证在两个断面处有适当的开孔数。
关于一个给定的文丘里管，除特殊给定外，通常假设雷诺数超过l05，μ值依如实验确信，称为文丘里管系数。
它的值约在0.95～0.98之间。
文丘里管长期利用后μ可能下降l%～2%。
2.节流式流量计结构简单，无可动部件；靠得住性较高；复现性能好；适应性较广，它适用于各类工况下的单相流体，适用的管道直径范围宽，能够配用通用差压计；装置已标准化。
安装要求严格；流量计前后要求较长直管段；测量范围窄，一样范围度为 3 : 1；压力损失较大；关于较小直径的管道测量比较困难 ；精准度不够高(±1%~ ±2%)。
流体流量的测量方法
对于工业圆管，一般Rel=1000~105。对于工业测量， 可认为St基本不变。 体积流量： D 2
qV 4 v
v 为无柱体处管内截面平均流速；
D为管道直径。
由连续性原理得： A V v Av AV 、A分别为柱体、无柱体处流通截面积。 截面比 m AV v
A v
对于直径为D的圆管有：
•
•
质量流量： qm
qV 容积流量：
dm dt
(kg/s)
(m 3 /s)
dV dt
qm qV
• 对于气体流量，常将测得的体积流量qV换算成标 准状态下的体积流量qVn，称为标准体积流量 （m3/s）。
迄今为止，存在流量测量的准确度较低、 流量计通用性差等问题。产生的原因有： 1）流动状态的多样性。如，层流、紊流；旋 转流、脉动流等。 2）流体性质的多样性。如，流体粘度的差别； 单相流体与多相流体的区别等等。由于这 些物性会影响流动状态，在流量测量中必 须加以修正，但又很难精确。
为了使K确定，需要形成典型的层流或紊流分 布。 速度式流量计的特点：要求在流量计前后有 足够长的直管道。
1 漩涡流量计
1）测量原理 在流体中垂直于流向插入一根有对称形状的非流线 型柱体。该柱体即成为一个漩涡发生体。当流速 大于一定值时，在柱体的下游形成“卡门涡街”。
当h/L=0.281时，“卡门涡街”是稳定的。 此时，单侧的漩涡产生频率f与柱体两侧的流速 v有以下关系： f=St· v/l， v=f· l/St 式中 St－斯特劳哈尔数，无量纲。是以柱体 特征尺寸l计算流体Rel的函数。Rel在500～ 1.5×105范围内，St基本不变。 注意，f只与流速有关，而与流体的物性无关。
3）管路系统的多样性。如，管壁光滑与粗糙 情况不同；管道截面积大小不同；管道的 直与弯曲的区别等等，都会影响流动状态。 因此，应针对被测对象（流体和管路） 的实际情况选择合适的流量计。 使用时，应认真了解流量计的工作原理 和充分满足技术要求。否则很难达到预期 的准确度。