制药化工原理：第一章第六节流速和流量的测量
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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。
化工原理流速与流量的测量讲义
外管B处
pB p
外管测得的是 流体的静压能。
返回
3
p
pA
pB
(
p
1
.
u2
)
p
1
.
u2
2
2
点速度：
.
u
2p
即
.
u
2Rg(0 )
讨论：
（1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布 曲线；
返回
（24）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 ~ Re max 求平 均流速，再计算流量。
返回
1.167.4 转子流量计 一、结构与原理
从转子的悬浮高度 直接读取流量数值。
返回
二18、流量方程
设Vf为转子的体积，Af为转子最大部
分截面积，ρf为转子的密度，ρ为被测
液体的密度。当转子处于平衡时，
0
0′
转子承受的压力差 = 转子的重
力— 流体对转子的浮力
1
1′
( p1 p2 ) Af V f f g V f g
二、8 流量方程 在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂不计
能量损失
p1
1 2
u12
p2
1 2
u
2 2
变形得
u
2 2
u12
p1 p2
2
u
2 2
u12
2p
问题：（1）实际有能量损失；
（2）缩脉处A2未知。
返回
解决9 方法：用孔口速度u0替代缩脉处速度u2，引入
校正系数 C
由连续性方程
u
2 0
u12
C
化工原理第一章流体流动知识点总结
第一章流体流动一、流体静力学：压强，密度，静力学方程二、流体基本方程：流速流量，连续性方程，伯努利方程三、流体流动现象：牛顿粘性定律，雷诺数，速度分布四、摩擦阻力损失：直管，局部，总阻力，当量直径五、流量的测定：测速管，孔板流量计，文丘里流量计六、离心泵：概述，特性曲线，气蚀现象和安装高度8■绝对压力：以绝对真空为基准测得的压力。
■表压/真空度 ：以大气压为基准测得的压力。
表 压 = 绝对压力 － 大气压力真空度 = 大气压力 － 绝对压力1.1流体静力学1.流体压力/压强表示方法绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度1p 2p 大气压标准大气压：1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O112.流体的密度Vm =ρ①单组分密度),(T p f =ρ■液体：密度仅随温度变化（极高压力除外），其变化关系可从手册中查得。
■气体：当压力不太高、温度不太低时，可按理想气体状态方程计算注意：手册中查得的气体密度均为一定压力与温度下之值，若条件不同，则需进行换算。
②混合物的密度■ 混合气体：各组分在混合前后质量不变，则有nn 2111m φρφρφρρ+++= RTpM m m=ρnn 2211m y M y M y M M +++= ■混合液体：假设各组分在混合前后体积不变，则有nmn12121w w w ρρρρ=+++①表达式—重力场中对液柱进行受力分析：液柱处于静止时，上述三力的合力为零:■下端面所受总压力 A p P 22=方向向上■上端面所受总压力 A p P 11=方向向下■液柱的重力)(21z z gA G -=ρ方向向下p 0p 2p 1z 1z 2G3.流体静力学基本方程式g z p g z p 2211+=+ρρ能量形式)(2112z z g p p -+=ρ压力形式②讨论：■适用范围：适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体；■物理意义：在同一静止流体中，处在不同位置流体的位能和静压能各不相同，但二者可以转换，其总和保持不变。
已阅5-化工基础第一章(流速和流量的测量)
2
2010-5-27
校核Re: 管内的流速
u=
π
qV d12
=
π
4
0.0136 × 0.1252
= 1.1(m /s)
4
管道的Re:
Re =
d1ρu1
0.125×880×1.1 = = 1.81×105 > Re c 0.67 ×103
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
A0 d0 2 75 = ( ) = ( )2 = 0.36 A d1 125 1
= 0.67 ×103 Pa s
设Re>ReC,由图1-35查得: C0 = 0.648 由公式可求得苯的体积流量:
Re c = 1.5×105
qV = C0 A0
2Rg(ρ0 ρ)
ρ
2× 0.08×9.81× (13600 880) = 0.648× 0.785× 0.075 880 = 0.0136(m3/s) = 48.96(m3/h)
或
2010-5-27
u u =
2 2 2 1
2p
ρ
对前式的校正: 对前式的校正: ①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; ②同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上; ③另外,缩脉位置不定,A2 未知,但孔口面积A0 已知,为便 A A 于使用可用孔口速度u0替代缩脉处速度u2; 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:
2010-5-27
(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. (5)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. (6)测速管的压差读数教小,常常需要放大或配微压计.
2010-5-27
校核Re: 管内的流速
u=
π
qV d12
=
π
4
0.0136 × 0.1252
= 1.1(m /s)
4
管道的Re:
Re =
d1ρu1
0.125×880×1.1 = = 1.81×105 > Re c 0.67 ×103
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
A0 d0 2 75 = ( ) = ( )2 = 0.36 A d1 125 1
= 0.67 ×103 Pa s
设Re>ReC,由图1-35查得: C0 = 0.648 由公式可求得苯的体积流量:
Re c = 1.5×105
qV = C0 A0
2Rg(ρ0 ρ)
ρ
2× 0.08×9.81× (13600 880) = 0.648× 0.785× 0.075 880 = 0.0136(m3/s) = 48.96(m3/h)
或
2010-5-27
u u =
2 2 2 1
2p
ρ
对前式的校正: 对前式的校正: ①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; ②同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上; ③另外,缩脉位置不定,A2 未知,但孔口面积A0 已知,为便 A A 于使用可用孔口速度u0替代缩脉处速度u2; 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:
2010-5-27
(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. (5)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. (6)测速管的压差读数教小,常常需要放大或配微压计.
化工原理第一章流速和流量的测量
2019/12/5
【说明】（1）对于 A0/A1相同的标准孔板， C0只是Re的函数，并随 Re的增大而减小； （2）当Re增大到一定界 限值之后，C0不再随Re 变化，成为一个仅取决 于A0/A1的常数； （3）选用或设计孔板流 量计时，应尽量使常用 流量在此范围内。常用 的C0值为0.6～0.7。
2019/12/5
一体化的孔板流量计
2019/12/5
安装在管路上的孔板流量计
2
孔
板
流
量
计
的
工
作 原
流束收缩
理
2019/12/5
缩脉
流束扩大
【说明】（1）当流体以一定流量流 经孔板时，在孔板前后产生一定的压 力差 ΔP＝P1－P2； （2）流量愈大，ΔP也就愈大，即：
qv f (p)
【孔板流量计的两种取压方法】 （1）角接法（角接取压） 其取压口在孔板前后两 片法兰上，尽量靠近孔板。 （2）径接法（缩脉取压） 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 ，尽量接近缩脉。
2019/12/5
毕托管实物图
空速管
2019/12/5
2
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。
2019/12/5
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
2019/12/5
【结论】可通过测量内、外管的压力差计算管内流 体的点速度。
化工原理第一章第六节讲稿
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
2 C0
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。
1/18/2016
三、文丘里流量计
C1C2 A0 1 A 1
2
孔流系数（C0）=
1/18/2016
若以体积或质量表达， 则
V s C 0 A0
2 gR A
0.84 0.82 0.80 0.78 0.76 C0 0.74 0.6 A0 A1 0.7
ws A0u 0
C0 A0 2 gR ( A )
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
1/18/2016
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。 流量计 如：测速管、孔板流量计和文丘 里流量计 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
ur R ' g 2g g
2
ur
2 gR ( )
——测速管测定管内流体的基本原理和换算公式 实际使用时
2 gR ( ) ur c
c=0.98~1.00
1/18/2016
测速管
Re=ud/
0.9 0.8 u u
uu max 0.7 max
管道中的流量为
Vs Cv A0
化工原理 第一章 流速和流量的测量
2Rg (0 )
0.648 0.785 0.0752 2 0.08 9.81 (13600 880) 880
0.0136(m3/s) 48.96(m3/h)
2020/7/10
校核Re： 管内的平均流速为：
u qV 0.0136 1.1(m/s)
4
d12
0.1252
4
管道的Re：
2020/7/10
0′ 1′
4、流量的测定 【原理】由于流量（qv）与环隙面积（AR）有关，在 圆锥形筒与浮子的尺寸固定时，环隙面积AR决定于 浮子在筒内的位置，因此，转子流量一般都以转子 的停留位置来指示流量。 【读数】转子流量计玻璃管外表面上刻有流量值， 根据转子平衡时其上端平面（最大截面）所处的位 置，即可读取相应的流量。
2020/7/10
渐缩管
喉管
渐扩管
测压口
测பைடு நூலகம்口
文氏流量计的结构示意图
2020/7/10
2020/7/10
文氏流量计实物图
2、文丘里流量计的测量原理
2020/7/10
【说明】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。
根据所连接的U型管压差计确 定R，然后使用公式计算体积流 量。
2020/7/10
3、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）。
当转子静止不动时，三个力平衡，即：
( p1 p0 ) Af V f g f V f g
0
由此可推得转子流量计的体积流量为：
1
qV CR AR
2( f )V f g Af
AR——转子上端面处环隙面积 CR——转子流量系数
制药化工原理课件第一章(1)
制药化工原理
第一章 流体流动
ห้องสมุดไป่ตู้
25/56
制药化工原理
第一章 流体流动
26/56
二. 局部阻力
2. 当量长度法
h 'f le u ， d 2
2
三. 管路系统的总能量损失
管路系统中的总能量损失：
le u ， d 2
2
p 'f
H 'f
le u d 2g
2
h f h f h 'f
2012/9/16
第一章 流体流动 (Fluid Flow and Pumping)
概述 第一节 流体静力学方程 第二节 流体在管内的流动 第 节 流体在管内的流动现象 第三节 第四节 流体在管内的流动阻力 第五节 管路计算 第六节 流速与流量的测量
第四节 流体在管内的流动阻力
在伯努利方程中，总能量损失包括两项： 直管阻力（沿程阻力）hf：
制药化工原理
第一章 流体流动
2/56
第四节 流体在管内的流动阻力 一. 直管阻力 二. 局部阻力 三. 管路系统的总能量损失 四. 降低管路系统流动阻力的途径
一. 直管阻力
流体流过一段直管因摩擦阻力而引起的能量损失。 以单位质量流体为基准： h f
l u2 d 2 l u 2 d 2
一. 直管阻力
② 湍流区： Re≥4000 虚线以下区域 ： λ与雷诺数Re和管壁的相对粗糙度ε/d有关 Re↑，λ↓；ε/d↑，λ↑ 光滑管摩擦系数曲线
一. 直管阻力
③ 完全湍流区： Re≥4000 虚线以上区域 ：
曲线近似为水平直线，λ与Re无关，只与ε/d有关， ε/d ↑，λ↑。
化工原理(第一章第六节)
A0 = d 0 = 0.03 = 0.32 A d 0.053
2 2
由图3-13查得，该孔板的孔流系数 C0 为定值的最小 Re 为 1.05×105，与此 Re 数对应，本题条件下苯的流量为
u1 A 2 1 B
R
测速管（Pitot tube） 由于内管前端开口 A 正对来流方向，来 流必在 A 点（驻点）处停滞。来流的动 能在驻点处将全部转化为势能。 由柏努利方程 2
p u1 p1 + + g z1 = A + g z A 2 ρ ρ
u1 A
B
2 1
R
忽略测速管本身对流速的干扰以及 A、B 两点间流体的阻力 损失，则在来流与 B 点之间的柏努利方程为
锥形硬 玻璃管
流体出口
u0
2 2
转子
1 1
刻度
表明流体在转子上、下两端面处产生压差 的是流体在两截面的位能差和动能差。压 差作用于转子上的力即称为浮力。
流体入口
由连续性方程，转子上、下两端面处流体 的速度应有如下关系
u1 = u 0 A0 A1
其中 A1、A0 分别为锥形管面积和转子稳定高度 z2 处的环隙流 通截面积。
2 2 u1 p1 u 1 pB + + g z1 = + + g zB 2 ρ 2 ρ
p1
ρ
+ g z1 =
pB
ρ
+ g zB
pA − pB + g ( z A − z B ) u1 = 2 ρ
由于 A、B 相距很近， 其垂直位差可忽略不计。
u1 = 2gR ( ρ 0 − ρ )
流体入口 流体出口
2 2
由图3-13查得，该孔板的孔流系数 C0 为定值的最小 Re 为 1.05×105，与此 Re 数对应，本题条件下苯的流量为
u1 A 2 1 B
R
测速管（Pitot tube） 由于内管前端开口 A 正对来流方向，来 流必在 A 点（驻点）处停滞。来流的动 能在驻点处将全部转化为势能。 由柏努利方程 2
p u1 p1 + + g z1 = A + g z A 2 ρ ρ
u1 A
B
2 1
R
忽略测速管本身对流速的干扰以及 A、B 两点间流体的阻力 损失，则在来流与 B 点之间的柏努利方程为
锥形硬 玻璃管
流体出口
u0
2 2
转子
1 1
刻度
表明流体在转子上、下两端面处产生压差 的是流体在两截面的位能差和动能差。压 差作用于转子上的力即称为浮力。
流体入口
由连续性方程，转子上、下两端面处流体 的速度应有如下关系
u1 = u 0 A0 A1
其中 A1、A0 分别为锥形管面积和转子稳定高度 z2 处的环隙流 通截面积。
2 2 u1 p1 u 1 pB + + g z1 = + + g zB 2 ρ 2 ρ
p1
ρ
+ g z1 =
pB
ρ
+ g zB
pA − pB + g ( z A − z B ) u1 = 2 ρ
由于 A、B 相距很近， 其垂直位差可忽略不计。
u1 = 2gR ( ρ 0 − ρ )
流体入口 流体出口
化工原理第一章第6节讲稿.
第一章 流体流动
第七节 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
2019/10/17
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，
流量计
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
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
2019/10/17
一、测速管
1、测速管（皮托管）的结构
2019/10/17
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
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。
2019/10/17
三、文丘里流量计
管道中的流量为
Vs Cv A0
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
2019/10/17
二、孔板流量计
1、孔板流量计的结构
2019/10/17
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。
第七节 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
2019/10/17
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，
流量计
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
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
2019/10/17
一、测速管
1、测速管（皮托管）的结构
2019/10/17
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
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。
2019/10/17
三、文丘里流量计
管道中的流量为
Vs Cv A0
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
2019/10/17
二、孔板流量计
1、孔板流量计的结构
2019/10/17
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。
流量和流速的测量
pf
,0
1dd10
2
(p1
p0)
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 的核心问题。
2024/6/21
三、文丘里流量计
管道中的流量为
Vs CvA0
2gR A
Cv的值一0.般 98~为 0.9。 9
优点：阻力损失小，大多数
用于低压气体输送中的测量
2024/6/21
令C0 CD
1
1A0 / A1 2
C0—— 孔 流 系 数 ，
u0C0
2p1p0
C0=f (A0/A1,Re1)
用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速u0 U型管压差计读数为R，指示液的密度为ρA
p1p0AgR
u0 C0
2gRA
2024/6/21
若以体积或质量表达， 则
Vs C0A0
1) 优点 阻力损失小，测量范围宽， 流量计前后不需稳定管段。
2) 缺点 不耐高压 (小于0.5 MPa)， 管道直径有限 (小于50mm)。
2024/6/21
5、安装
1) 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；
（转子上刻有斜槽） 3) 为便于检修，流量计应有旁路。
6、使用
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。
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-流量的测量
18
图1-33 流量系数1与9 Re的关系
二、孔板流量计
在测量气体或蒸气的流量时，若孔板前、
后 的 压 强 差 较 大 ， 当 （ pa-pb ） /pa≥20%(p 是 指
绝对压强)时，则
Vs Co Aok 2( pa pb ) m
Hale Waihona Puke 校正系数流体的 平均密
度
20
二、孔板流量计
孔板流量计是一种容易制造的简单装置。 当流量有较大变化时，为了调整测量条件，调 换孔板亦很方便。它的主要缺点是流体经过孔 板后能量损失较大。孔板流量计的永久能量损 失可按下式估算
hf
pa
pb
11.1 Ao
A1
21
二、孔板流量计
孔板流量计安装位置的上、下游都要有一 段内径不变的直管，以保证流体通过孔板之前 的速度分布稳定。若孔板上游不远处装有弯头、 阀门等，流量计读数的精确性和重现性都会受
到影响。通常要求上游直管长度为50d1，下游直 管长度为10d1。若Ao/A1较小，则这段长度可缩
转子流量计读取流量方便，能量损失很小， 测量范围也宽，能用于腐蚀性流体的测量。但 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。
30
练习题目
思考题 1.试述各种流量计的测量原理。 2.哪些属于变截面流量计，哪些属于变压差流
量计？ 作业题: 20 、21、29
处为下游截面o-o′。在截面1-1′与o-o′间列伯
努利方程式，并暂时略去两截面间的能量损失，得
p1 u12 po uo2
2 2
或写成
uo2 u12 2( p1 po )
13
二、孔板流量计
图1-33 流量系数1与9 Re的关系
二、孔板流量计
在测量气体或蒸气的流量时，若孔板前、
后 的 压 强 差 较 大 ， 当 （ pa-pb ） /pa≥20%(p 是 指
绝对压强)时，则
Vs Co Aok 2( pa pb ) m
Hale Waihona Puke 校正系数流体的 平均密
度
20
二、孔板流量计
孔板流量计是一种容易制造的简单装置。 当流量有较大变化时，为了调整测量条件，调 换孔板亦很方便。它的主要缺点是流体经过孔 板后能量损失较大。孔板流量计的永久能量损 失可按下式估算
hf
pa
pb
11.1 Ao
A1
21
二、孔板流量计
孔板流量计安装位置的上、下游都要有一 段内径不变的直管，以保证流体通过孔板之前 的速度分布稳定。若孔板上游不远处装有弯头、 阀门等，流量计读数的精确性和重现性都会受
到影响。通常要求上游直管长度为50d1，下游直 管长度为10d1。若Ao/A1较小，则这段长度可缩
转子流量计读取流量方便，能量损失很小， 测量范围也宽，能用于腐蚀性流体的测量。但 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。
30
练习题目
思考题 1.试述各种流量计的测量原理。 2.哪些属于变截面流量计，哪些属于变压差流
量计？ 作业题: 20 、21、29
处为下游截面o-o′。在截面1-1′与o-o′间列伯
努利方程式，并暂时略去两截面间的能量损失，得
p1 u12 po uo2
2 2
或写成
uo2 u12 2( p1 po )
13
二、孔板流量计
《流量和流速的测量》课件
在水利工程测 洪水并提前预警，减少洪水灾害的影响 。
VS
水库调度
流量和流速的测量有助于水库的调度管理 ，合理调节水库水位，满足供水、防洪等 需求。
THANKS
感谢观看
应用场景
适用于流体性质稳定、管道尺 寸固定的情况，如水表、油罐
车等。
优点
直接测量法的测量精度较高， 结果直观。
缺点
对于流体性质不稳定、管道尺 寸可变的情况，直接测量法可
能不适用。
间接测量法
定义
间接测量法是通过测量与流量 相关的其他参数，如压力、温 度、电导率等，来推算流量的
方法。
应用场景
适用于流体性质不稳定、管道 尺寸可变的情况，如化工流程 、污水处理等。
根据安装条件选择
安装位置
在选择流量计和流速计时，需要考虑安装位置的限制。例如，对于管道中的流量计和流 速计，需要考虑管道的直径、长度、弯曲半径等参数。
安装方式
不同的流量计和流速计需要采用不同的安装方式，如插入式、管段式、弯管式等。在选 择流量计时，需要考虑安装方式的限制，以确保流量计和流速计能够顺利安装并准确测
《流量和流速的测量》ppt 课件
目录
• 流量和流速的基本概念 • 流量测量方法 • 流速测量方法 • 流量计和流速计的选用 • 流量和流速测量的应用
01 流量和流速的基 本概念
流体的定义与特性
总结词
流体的定义、特性及分 类
流体的定义
流体是气体和液体的总 称，是能够流动的物质
。
流体的特性
具有流动性和不可压缩 性。
饮用水水质监测
通过流量和流速的测量，可以计算出 进入和流出水处理设施的水量，从而 评估饮用水水质。
在化工工程中的应用
化工原理 第一章 流速和流量的测量
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
2019/8/3
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)
2019/8/3
校核Re： 管内的平均流速为：
u qV 0.0136 1.1(m/s)
2019/8/3
毕托管实物图
空速管
2019/8/3
2
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。
2019/8/3
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
2019/8/3
【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。
化工基础流速和流量的测量教学PPT
qV CR s2
2gVf ( f ) sf
3) 转子流量计的量程 4) 阻力损失
qV max S2,max
q S V min
2,min
Re 104时，阻力损失不随流量变化。
(4) 安装
1) 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；
〔转子上刻有斜槽〕 3) 各种流量计在管路中的安装；
层流： u 0.5umax 湍流： u 0.8umax
2) 安装 a〕管口截面： 严格垂直于流体的流动方向； b〕测量点选择： 在稳定流动段〔直管段〕， 且前后直管各50d , 至少 8-12d；
c〕毕托管直径： 外径不超过管径的1/50；
d〕测量气体时： 压力变化不超过15%； 要求气体流速 > 5 m/s；
(3) 流量计的校正 1) 刻度标准(厂家)：液体 20℃、 水；
气体 20℃、101325 Pa的空气。 2) 条件变化时，校正方法：
* 测不同种类流体时， a〕校正密度 同一刻度下，
即：qVB qVA
A( f B ) B ( f A)
b〕实验，重新标定刻度-流量曲线(常用方法〕 * 量程不符时， 改变转子ρf、Vf、Sf
2.6 流体输送设备
流体流动需要一定的推动力来抑制管路和设备的阻力， 才能把流体从低处送到高处，或从低压系统输送到高 压系统。一般把输送液体的机械通称为泵，输送气体 的①机动械力称〔为叶轮风〕机式或利压用缩高机速。旋转的叶轮给流体提供动能。
②容积〔正位移〕式 利用活塞、齿轮、螺杆等直接挤压流体 ③不属于上述类型的其它形式的泵，如喷射泵。 作用：向系统输入能量，补充所需机械能；
出的流量与扬程、功率, 效率之间的关系曲线称为
化工原理整理知识点
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：为非接触力，大小与流体的质量成正比表面力：为接触力，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：p 2p1g(z 1 z 2 )p 1z 1 g p 2z 2 g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：p 1 p 2 () gR若被测流体是气体，可简化为：p 1 p 2 Rg 0U 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p 1 p 2 Rg( 0 ) Rg（ 3）双液体 U 管压差计p 1 p 2 Rg(AC )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m3/s 或 m3/h。
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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。
u0 C0
2gR A
2020/11/10
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 )
2020/11/10
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。
CD：排出系数。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。
2020/11/10
与
பைடு நூலகம்
1
1
A0
A1
2
合并
C0 CD 1 A0 A1 2
u0 C0
2 p1 p0
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
p1 p0 gRA
一、测速管
1、测速管（皮托管）的结构
由两根弯成直角的同心套管组成。环隙端点密封，外管外 壁四周有测压小孔。
2020/11/10
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=0
在1-1’和2-2’间列柏努利方程，略去阻力损失 p1 u12 p2 u22 2 2
2020/11/10
A1u1 A2u2 A0u0
p1 p2
u22
u12 2
u
2 2
2
1
A2 A1
2
u2
1
1
A2
A1
2
2 p1 p2
1 u0 CD 1 A0 A1 2
2 p1 p0
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。
2020/11/10
2020/11/10
三、文丘里流量计
2020/11/10
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。
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。
2020/11/10
二、孔板流量计
1、孔板流量计的结构
2020/11/10
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。
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
2020/11/10
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
2020/11/10
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
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
2020/11/10
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
hA
hB
pA pB
g
u2 2g
0
2020/11/10
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
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
管道中的流量为
Vs Cv A0
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。
2020/11/10
2020/11/10
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
2020/11/10
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。
2020/11/10
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。
u0 C0
2gR A
2020/11/10
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 )
2020/11/10
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。
CD：排出系数。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。
2020/11/10
与
பைடு நூலகம்
1
1
A0
A1
2
合并
C0 CD 1 A0 A1 2
u0 C0
2 p1 p0
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
p1 p0 gRA
一、测速管
1、测速管（皮托管）的结构
由两根弯成直角的同心套管组成。环隙端点密封，外管外 壁四周有测压小孔。
2020/11/10
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=0
在1-1’和2-2’间列柏努利方程，略去阻力损失 p1 u12 p2 u22 2 2
2020/11/10
A1u1 A2u2 A0u0
p1 p2
u22
u12 2
u
2 2
2
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A2 A1
2
u2
1
1
A2
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2
2 p1 p2
1 u0 CD 1 A0 A1 2
2 p1 p0
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。
2020/11/10
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三、文丘里流量计
2020/11/10
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。
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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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。
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
2020/11/10
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
2020/11/10
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
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
2020/11/10
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
hA
hB
pA pB
g
u2 2g
0
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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
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
管道中的流量为
Vs Cv A0
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
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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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