流速和流量的测定
如何进行水流测量与流量计算
如何进行水流测量与流量计算引言：水是生命之源，随处可见的水流不仅在自然界中扮演着重要角色，也在工业生产和日常生活中扮演着至关重要的角色。
而了解水流的量和速度是进行科学研究、工程设计以及资源管理的基础。
本文将介绍水流测量的方法和流量计算的原理，帮助读者更好地理解这一领域的基本概念和技术。
一、流速测量的方法在进行流量计算之前，我们首先需要了解如何测量水流的流速。
以下是常见的几种流速测量方法：1. 浮标法浮标法是一种简单而直观的流速测量方法。
它适用于有明显水流的河流、溪流或管道中的流速测量。
测量者在水中放置浮标，然后观察它在一段距离内所需的时间来测量流速。
通过测量浮标在固定距离内所经过的时间，再结合距离，可以计算出水流的平均速度。
2. 流速计流速计是一种专用仪器，可以直接测量水流的速度。
它使用了多种原理，如旋转叶片、超声波或压力传感器等。
通过将流速计置于水流中，仪器将给出实时的水流速度读数。
这种方法通常比浮标法更准确和方便，特别适用于涉及精确测量的工程和科学研究。
3. 勒测法勒测法是一种通过测量水流对流体的压力进行流速估计的方法。
它通常应用于管道或河道等封闭系统中，使用特殊的勒测计来测量压力差。
通过压力差和流体性质，可以推算出流速。
勒测法精度较高，但需要专用仪器和更复杂的计算。
二、流量计算的原理测量流速后，我们可以通过流量计算来确定水流的总量。
以下是几种常见的流量计算方法：1. 平均速度法平均速度法是基于流速的平均值来计算流量的方法。
首先通过流速测量方法得到几个采样点的流速值，然后将这些值求平均。
接下来，将平均速度与管道的横截面积相乘，即可得到流量。
2. 勒测法上文提到的勒测法可以直接得到流速，从而可以直接计算流量。
勒测法的优势在于其高精度和实时性，尤其适用于对流量要求较高的场合。
3. 两点法两点法是一种利用流速在不同位置上的差异来计算流量的方法。
通过在管道的不同位置上测量流速，并记录下相应的对应位置，可以得到流速的分布情况。
流速流量计算
流速流量计算在流体力学中，流速是指流体在单位时间内通过其中一表面的流量，而流量则是指单位时间内通过其中一区域的流体体积。
流速和流量之间的关系可通过以下公式来计算：流量=流速×面积其中，流速通常以米/秒（m/s）为单位，而流量通常以立方米/秒（m³/s）为单位。
在一些情况下，流速也可以以升/秒（L/s）为单位，流量以升/秒（L/s）或升/分钟（L/min）为单位。
在实际应用中，有多种方法可以测量流速和流量，下面将介绍几种常用的方法。
1.测量液体流速和流量：-利用流量计：通过安装在管道上的流量计来测量液体的流速和流量。
常见的流量计包括涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计等。
-利用压力差：利用管道中的压力差来计算流速和流量。
通过在管道中安装压力传感器，可以测量管道上下游的压力差，并通过公式进行计算。
这种方法适用于非粘性流体。
-利用浮子式流量计：使用浮子式流量计可以直接读取液体流速和流量。
浮子随着液体流动而上升或下降，通过读取浮子的位置来测量流速和流量。
2.测量气体流速和流量：-利用流量计：类似于液体流量计，在气体管道中安装流量计来测量气体的流速和流量。
常见的气体流量计有翼轮流量计、多孔板流量计等。
-利用差压计：利用差压计原理来测量气体的流速和流量。
通过在管道中安装差压传感器，测量管道上下游的压力差，并通过公式进行计算。
这种方法适用于非粘性气体。
-利用速度头或风速传感器：在气体流道中安装速度头或风速传感器，通过测量气体的速度来计算流速和流量。
在实际应用中，还需考虑到流体的密度、温度和压力等因素对流速和流量的影响，需要进行相应的修正计算。
一般来说，流速和流量的测量精度会受到各种因素的影响，因此在测量过程中需要注意选择合适的方法和仪器，并进行必要的修正和校准。
总结：流速和流量的计算可以通过流量计、差压计、浮子式流量计、速度头等方法来实现。
在实际应用中，需要考虑到流体的特性和测量精度等因素，并进行相应的修正和校准。
4.9河流流速流量的测定
垂线水深
H<1m
方法名称
1点法 2点法 3点法 5点法
测速点位置
0.6h 0.2h, 0.8h 0.2h, 0.6h,0.8h 水面，0.2h, 0.6h,0.8h，水底
1m<H<3m
H>3m 一点法：v=v0.6
二点法：v=（v0.2+v0.6）/2
三点法：v=（v0.2+v0.6+v0.8）/3
实验室实验步骤
水样处理：过滤法。 量体积 沉淀 过滤 烘干 称重 含沙量计算
五点法：v=（v0.0+3v0.2+3v0.6+2v0.8+v1.0）/10
断面流速的测定
流速计算 岸边流速： 岸边或死水部分平均流速，等 于自岸边或死水边起第一条测 速垂线的平均流速乘以流速系 数a。A值在缓坡时为0.7，陡 坡时为0.9，死水边时为0.6。 V0=a•V1 中间部分流速 Vn=（1/2）•（Vn-1+ Vn+1） 断面面积计算 岸边—按三角形计算 中间部分—按梯形计算
பைடு நூலகம்
河流泥沙含量的测定
河流当中的泥沙按照运动形式分为：悬移质、 推移质和河床质泥沙。 一般情况，河流中泥沙以悬移质为主。 河流当中的泥沙含量是指单位体积浑水内所 含干沙的质量。 P (含沙量)=WS / V P:水样含沙量(kg /m3); WS水样中干沙重量 (kg),V水样体积(m3)
水深测量
测深锤
流速仪测流速
流速与流速仪的转数之间的函数关系：
V=K N +C
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：
2019/8/3
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。
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。
文丘里除尘器
2019/8/3
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
流体流动与动量传递及流速与流量的测定
qV max S 2,max qV min S 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； 为便于检修，各种流量计均应有旁路。 (5) 使用 1) 用于清洁或腐蚀性流体测量； 2) 玻璃管不耐高温、高压，易碎； 3) 开启时，应缓慢调节流量阀。
1
d1S1u1
0
2
d0S0u0
0
d2S2u2
2
1
R
孔板流量计
压差计两种取压方式： 缩脉取压：孔板前1d 孔板后0.5d处。 角接取压：孔板前后，并尽量靠近孔板。
工业上，常用角接取压。
2) 特点：节流式流量计 (恒截面，变压差) (2) 测量原理 在上图所示的1-1、2-2面间列机械能衡算方程： 若不考虑阻力损失，有：
p1 p2
S2 2 p 得：u2 [1 ( ) ] 2(1 0.1) S1
2
d2 S2 令： ，则 2 d1 S1
因此，u2
0.95 1 4
2p
2p
2( ) gR
校正：u2 CV
CV
流量：qV CV S2
2 gR( )
对动量传递：只能取“-”，表示动量传递的方向和动量浓度梯度
的方向相反。
由图可见，动量传递的方向和剪应力的方向互相垂直。 （2）用动量传递推导粘度的数值
um
动量扩散系数等于分子平均速度和分子平均自由程的乘积的
1 3
1 3
由气体分子运动学说,可以估计分子的平均速度u m 和分子 平均自由程 的值, 从而估计出粘度 是正确的，说明这一理论的正确性。
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
烟气压力、流速及流量的测定
图1 圆形管道的测点烟气压力、流速及流量的测定一、 实验目的通过本实验，掌握气化净化系统中测量烟气压力的方法，并通过压力计算烟气流速及流量。
二、实验原理在一个气体净化系统安装完成后，正是投入运行前，不许进行试运行和测试调整。
对于已经运转但效果不好的净化系统，则需通过测试等方法查明原因，找出解决问题的方法。
在正常运行中，也需连续或定期地检测净化装置的操作参数，如温度、压力、流量及排放浓度等。
1、测定位置的选择和测点的确定在测定管道中气体的温度、湿度、压力、流速及污染物浓度之前，都需要先选择好合适的测定断面位置，确定适宜的测点数目。
这对于测试结构是否准确，是否有代表性，并耗用尽可能少的人力和时间，是一项非常重要的准备工作。
（1） 测点位置的选择测定断面的位置，应尽可能选在气流分布均匀稳定的直管段，避开产生涡流的局部阻力构件（如弯头、三通、变径管及阀门等）。
若测定断面之前有局部阻力构件时，则测定断面局部阻力构件时，则两者相距最好大于3D 。
测定断面距局部阻力构件的距离，原则上至少在1.5D 以上，同时要求管道中气流速度在5m/s 以上。
此外，由于水平管道中的气流速度分布和污染物浓度分布一般不如垂直管道内均匀，所以在选择测定断面位置时应优先考虑垂直管段。
确定断面位置附近要有足够的空间，便于安放测试仪器和进行操作，同时便于接通电源等因素，也是需要考虑的问题。
（2）测点的确定测定位置选定后，还应根据管道截面形状和大小等因素确定测点的数目。
当管道较大且其中气流和污染物分布不均匀时，测点数目适当多些，但也不宜过多，以免测定工作量加大。
通常是将管道断面划分成若干个等面积圆环（或矩形），各个等面积圆环（或矩形）的中心作为测点。
对于圆形管道和矩形管道内测点的确定方法分别介绍如下。
A 圆形管道对于圆形断面的管道，采用划分为若干等面积同心圆环的方法。
圆环数目取决于管道直径的大小，一般可按表1的规则确定。
但管道直径大于5m 时，应按每个圆环面积不超过1m2来划分。
流速、流量测量
流 管
流 面
充满于流管中的流体称为流束。
若流管的横截面积为无穷小，所得 流束为元流（微元流束）。
由无穷多元流组成的总的流束称为总流，即封闭曲线 取在流场边界上。
过流断面，流量，断面平均流速
与流束中所有流线垂直的横截面称为过流断面 （过水断面）。
恒定流动的连续性方程
2
——流体的质量守恒定律
1
2
以微元流管为控制体：
1
dt时间内，流入控制体的流体质量＝流出的流体质量
u1dA1dtρ1 = u2dA2dtρ2
对不可压流ρ1=ρ2= C ，得
u1dA1= u2dA2 —— 恒定不可压元流
或
dQ1= dQ2
连续性方程
对整个总流过流断面积分
并据流量公式
—运动粘度，（m2/S）。
5. 管流类型
(1) 单相流和多相流
管道中只有一种均匀状态的流体流动称为单相 流；两种以上不同相流体同时在管道中流动称为多 相流。
(2) 可压缩和不可压缩流体的流动 流体可分为可压缩流体和不可压缩流体， 所
以流体的流动也可分为可压缩流体流动和不可压 缩流体流动两种。
(3) 稳定流和不稳定流 当流体流动时，若其各处的速度和压力仅和流
的相对变化率： k 1 V V P
k —流体的体积压缩系数，（1／Pa）； V —流体的原体积，(m3)；
P —流体压力增量，(Pa)；
V —流体体积变化量，(m3)；
膨胀系数： 在一定的压力下，流体温度变化时其体积的
相对变化率，即 ：
1 V
V T
—流体的体积膨胀系数(1／℃)；
V —流体的原体积，(m3)；
流速及流量测量介绍
10
0.1 0.1 0.1
± 3% or 10 位
± 3% or 0.1 位 ± 0.8 ± 1.5
二．散热率法测量流速
原理：散热率与流体的流速成正比。 1．热线风速仪 测量方法：恒电流法、恒温法
I I→ v T
T →v
恒流型
恒温型
三．动力测压法测量流速
1．原理
A B
•当气流速度较小，可不考虑流体的可压缩性，并认 为他的密度为常数，建立伯努利方程：
v kp 2
( P0 Pj）
kp为速度校正系数，一般情况下毕托管在使用 之前需要进行标定，以确定速度校正系数。
想知道分类吗
（1）L形毕托管：标准形毕托管，
继续看吧
（ 2 ） T形毕托管：迎着 流体的开口端测量流 体的总压，背着流体 的开口端测量流体的 静压。一般用于测量 含尘浓度较高的空气 流速，速度校正系数 一般为0.83—0.87。 例如测量烟气流速。
适用范围： 以前：风速范围为 15—20m/s以内，只能测量流速的 平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指 示。 目前：测速范围为 0.25—30m/s ，并且可测量流速的 瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。
杯式
翼式
一．机械法测量流速
2.测量原理
空气通过转杯时，推动叶片转动。根据 叶片的角位移推算流过的空气量
m3/s
qm F0 2P
kg/s
若流体为可压缩性流体，则
qm F0 2P
kg/s
流量系数α 由实验决定，与节流件形式、 取压方式、RED、m管道粗糙度有关。
3．标准节流装置
（1）标准节流装置取压方式
角接取压 法兰取压 环室取压
流速与流量的测量原理
流速与流量的测量原理流速和流量是涉及到流体力学的两个重要概念。
流速是指流体单位时间内通过某一截面的体积，并且与流体的运动状态有关；流量是指单位时间内通过某一截面的流体的体积，与流体通过某一截面的面积及流速有关。
流速和流量的测量原理有多种方法，下面将分别介绍。
一、流速的测量原理：1. 流速的测量原理之一是通过测量流体通过某一截面的时间和所通过的距离来计算流速。
具体操作是在流体管道中选择一个测量段，然后分别在测量段的上游和下游设置一个测量点。
通过在测量段内的两个测量点上分别放置两个计时器，当流体通过上游测量点时开始计时，当流体通过下游测量点时停止计时。
通过测量流体通过两个测量点之间的距离，可以得到流体通过测量段所需的时间。
根据流速的定义，可以使用以下公式计算流速：流速= 流体通过的距离÷流体通过的时间2. 流速的测量原理之二是通过测量流体通过某一截面的压力差来计算流速。
这种测量方法主要是基于伯努利方程，根据伯努利方程，流体的压力和速度之间存在一定的关系。
通过在流体管道的上下游设置两个压力传感器，可以测量流体通过这两个位置的压力差。
根据伯努利方程，可以使用以下公式计算流速：流速= √（2 ×压力差÷流体的密度）二、流量的测量原理：1. 流量的测量原理之一是通过测量流体通过某一截面的时间来计算流量。
这种方法主要适用于液体的流量测量。
具体操作是在流体管道中选择一个测量段，然后分别在测量段的上游和下游设置一个测量点。
通过在测量段内的两个测量点上分别放置两个计时器，当液体通过上游测量点时开始计时，当液体通过下游测量点时停止计时。
流体通过测量段所需的时间与流量有关，可以使用以下公式计算流量：流量= 流速×流体通过的面积2. 流量的测量原理之二是通过测量流体通过某一截面的流速来计算流量。
这种方法主要适用于气体的流量测量。
具体操作是在流体管道的截面上安装一个流速传感器，用于测量流体通过该截面的流速。
烟气压力、流速及流量的测定
图1 圆形管道的测点烟气压力、流速及流量的测定一、 实验目的通过本实验，掌握气化净化系统中测量烟气压力的方法，并通过压力计算烟气流速及流量。
二、 实验原理在一个气体净化系统安装完成后，正是投入运行前，不许进行试运行和测试调整。
对于已经运转但效果不好的净化系统，则需通过测试等方法查明原因，找出解决问题的方法。
在正常运行中，也需连续或定期地检测净化装置的操作参数，如温度、压力、流量及排放浓度等。
1、测定位置的选择和测点的确定在测定管道中气体的温度、湿度、压力、流速及污染物浓度之前，都需要先选择好合适的测定断面位置，确定适宜的测点数目。
这对于测试结构是否准确，是否有代表性，并耗用尽可能少的人力和时间，是一项非常重要的准备工作。
（1） 测点位置的选择测定断面的位置，应尽可能选在气流分布均匀稳定的直管段，避开产生涡流的局部阻力构件（如弯头、三通、变径管及阀门等）。
若测定断面之前有局部阻力构件时，则测定断面局部阻力构件时，则两者相距最好大于3D 。
测定断面距局部阻力构件的距离，原则上至少在1.5D 以上，同时要求管道中气流速度在5m/s 以上。
此外，由于水平管道中的气流速度分布和污染物浓度分布一般不如垂直管道内均匀，所以在选择测定断面位置时应优先考虑垂直管段。
确定断面位置附近要有足够的空间，便于安放测试仪器和进行操作，同时便于接通电源等因素，也是需要考虑的问题。
（2）测点的确定测定位置选定后，还应根据管道截面形状和大小等因素确定测点的数目。
当管道较大且其中气流和污染物分布不均匀时，测点数目适当多些，但也不宜过多，以免测定工作量加大。
通常是将管道断面划分成若干个等面积圆环（或矩形），各个等面积圆环（或矩形）的中心作为测点。
对于圆形管道和矩形管道内测点的确定方法分别介绍如下。
A 圆形管道对于圆形断面的管道，采用划分为若干等面积同心圆环的方法。
圆环数目取决于管道直径的大小，一般可按表1的规则确定。
但管道直径大于5m 时，应按每个圆环面积不超过1m2来划分。
流速流量测定课件
• 流速流量测定基础知识 • 流速流量测定方法 • 流速流量测定仪器设备 • 流速流量测定实验技术 • 流速流量测定案例分析 • 流速流量测定发展趋势与展望
01
流速流量测定基础知识
流速的定义及分类
流速的定义
流速是指流体在单位时间内流过 的距离，通常用速度矢量表示， 即流速=距离/时间。
3
误差分析
对实验结果进行误差分析，评估实验结果的可靠 性和精度。
05
流速流量测定案例分析
河流流速流量测定案例
测量原理
01
基于流体动力学原理，通过测量河流流速和过水断面面积，计
算出流量。
测量设备
02
流速仪、面积测量设备（如声呐测深仪）、数据采集器等。
测量方法
03
在河流断面选取若干个测点，测量每个测点的流速和深度，计
算每个测点的流速流量，取平均值即为整个断面的流量。
工业管道流速流量测定案例
测量原理
基于伯努利方程，通过测量管道内流体速度和压差，计算出流量 。
测量设备
压力传感器、流量计、数据采集器等。
测量方法
在管道上安装压力传感器和流量计，实时监测流体速度和压差，计 算流量并输出数据。
气象风速流量测定案例
测量原理
中的压差。
测量流速
在管道或渠道的上下游设置测 量点，使用流速测量仪器测量
流体的流速。
数据采集与处理
记录测量数据，通过计算公式 得出流量数据，对数据进行处
理和分析。
数据处理与分析方法
1 2
数据处理
对采集到的压差和流速数据进行处理，计算出流 量数据。
结果分析
根据实验结果，分析流体的流动状态、流量变化 趋势、影响因素等。
17流速的流量的测定-PPT课件
1.7.2 孔板流量计
4、流量系数C0
C0的数值通过实验测得。对于 测压方式、加工状况、结构尺 寸等已定的标准孔板，C0是雷 诺数Re与面积比m的函数。
实验测得的C0见图。当Re增大 到一定值后，C0不再随Re而变 化。实际测量流量时，Re就应 在这一范围。
流量系数C0的范围一般在0.6～ 0.7之间。
u 0 C 0 2 g R ( ) i
根据u0即可计算流体的流量：
q q u A C A V V 0 0 0 0 0 2 g R ( ) i
C0称为流量系数。C0与面积比、阻力损失、孔口形态、 测压方式、加工光洁度、孔板厚度、管壁粗糙度和雷 诺准数Re有关。 只有在C0确定的情况下，才能计算出实际的流量。
作原理。
1.7.1 毕托管
毕托管的测速原理
毕托管又称测速管，如图所示。 考察从图中A点到B点的流线，由于 B点的速度为零，B点的总势能等于
A点的势能与动能之和。B点称为驻
点，利用驻点B与A点的势能差可以 测得管中的流速。在A、B两点间列
机械能衡算式
2 p u p A A B gz gz A 2
1.7 流速和流量的测定
1.7.1 毕托管 1.7.2 孔板流量计 1.7.3 文丘里流量计
1.7.4 转子流量计
流速和流量的测定
化工中流量测定的方法很多，原理各不相同。常见的流 量计有涡轮流量计、毕托管、孔板流量计，文丘里流量 计和转子流量计。
本节以流体运动的守恒原理为基础的三种测定装置的工
1.7.1 毕托管
毕托管的测速原理-能量衡算
测速管安装在管路中，A、B两点在同一水平内，于是
水流的流速与流量测算
水流的流速与流量测算水是我们生活中必不可少的资源之一，而在工程建设、水利灌溉以及环境保护等领域中，对水流的流速与流量的测算则显得尤为重要。
那么，究竟如何测算水流的流速与流量呢？本文将详细介绍其原理与方法。
一、水流的流速水流的流速是指水流在单位时间内通过某一截面的速度，通常用米/秒或厘米/秒来表示。
测算水流的流速有多种方法，其中比较常用的有以下三种：1. 浮物法采用这种方法，可以通过观察水中的浮物，在一定距离和时间内的位移推断出水流的流速。
具体步骤为：在距离测点一定的地方放置一个浮物，比如木片或小船，开始计时后观察浮物在水中的运动轨迹，记录在一定时间内浮物运动的距离，从而计算出水流的流速。
2. 流量计测速法这种方法通常采用流量计来测算水流的流速。
在流量计装置上，设有一个测流管，当水流经过该管时，流速会受到影响，进而使得流量计的指针或数字显示出相应的流速值。
这种方法操作简单、精度高，适用于各种规模的水流测量。
3. 加速度法这种方法主要是用于测算水流临时的流速。
方法是从水中取得样品，用测定仪器来测算水样的流速和其它参数，进而计算出水流的平均流速。
二、水流的流量水流的流量是指单位时间内通过某一截面的水体体积，通常用立方米或升每秒来表示。
测算水流的流量可以采用下列方法：1. 浮物法这种方法的原理是根据测量时间、距离和浮动物体的体积来确定水流截面内的水量。
具体步骤为：在水流截面内放置一个浮物，将其抬升至事先确定的高度，使它始终浸入水中，记录下其在浮动过程中的所用时间以及从浮物表面到水面上侧的距离。
然后根据这些数据计算水流截面内的水量，再由此计算出水流的流量。
2. 直接测量法这种方法是用通过水流截面的水流量与时间的乘积来计算水流的流量，其测定速度较快，适用于水流量较小的情况。
具体过程为：在测站的一侧安装一个设备，该设备可以记录通过水流截面的总水量和时间，最后根据时间和水流量的乘积来计算水流的流量。
3. 水平面法通过水平面法来计算水流的流量也是比较常用的方法。
水文测量中的流速和流量测量方法及数据处理流程
水文测量中的流速和流量测量方法及数据处理流程水文测量是研究水文学基础理论和实践应用的重要领域之一，其中流速和流量的测量是水文测量中的核心内容。
本文将介绍流速和流量的测量方法以及相应的数据处理流程。
一、流速测量方法1. 浮标法浮标法是一种简单且常用的流速测量方法。
测量时在水面上放置一个浮标，通过观察它在一段特定距离内通过的时间来计算流速。
这种方法适用于中小型河流和水渠中的流速测量。
2. 钢丝绳法钢丝绳法是一种常用于大型水体中的流速测量方法。
它利用定点两端之间拉一根钢丝绳，并在其中间测量绳长的变化，从而计算出流速。
采用此方法需要注意力绳的选择和固定，以及绳长测量的准确性。
3. 螺旋式流速计法螺旋式流速计法是一种精确且适用于各种水体的流速测量方法。
这种方法通过螺旋在水中旋转的原理，测量旋转的速度来求得流速。
采用此方法需要注意螺旋式流速计的选用和使用。
二、流量测量方法1. 水位流量法水位流量法是流量测量中最常用的方法之一。
它通过测量水位的变化来间接计算流量。
该方法需要结合水位与流量之间的关系曲线，通过测量准确的水位来估算流量。
2. 水流速度积分法水流速度积分法是一种准确测量流量的方法，它通过测量流速和宽度来计算流量。
根据水流速度在水体横截面上的分布情况，结合宽度的测量，可以得出流量的准确结果。
3. 视频测流法视频测流法是一种新兴的流量测量方法，它利用摄像技术和图像处理算法，实时监测水体中的流速和横截面形状，从而计算出流量。
这种方法无需直接接触水体，便于大范围和长时间的流量监测。
三、数据处理流程1. 测量数据的收集在水文测量中，测量数据的收集是第一步。
通过合适的测量仪器和方法，获取流速和流量的原始测量数据。
需要注意测量的准确性和重复性。
2. 数据的验证和筛选收集到的测量数据需要经过验证和筛选。
通过比对不同测量方法得到的结果，检验数据的可靠性和一致性，并排除异常值和干扰因素。
3. 数据的处理和分析处理和分析是数据处理流程中重要的一环。
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1.7.9 电磁流量计
1.7.10 涡轮流量计
静电流量计(electrostatic flowmeter) 复合效应流量仪表(combined effects meter) 转速表式流量传感器(tachmetric flowrate sensor)
作业：24; 26; 30;31
（1）安装在稳定流段，上游l>10d，下游l>5d； （2）结构简单，制造与安装方便 ； （3）能量损失较大 。
1.7.3 文丘里（Venturi）流量计
属差压式流量计； 能量损失小，造价高。
VS = CV A0
2Rg(ρ0 − ρ ) ρ
CV——流量系数（0.98～0.99） A0——喉管处截面积
1.7.1 测速管（皮托管，Pitot tube ）
一、结构
二、原理
内管A处
pA
=
p
+
1
.
u2
ρ ρ2
外管B处
静压能p/ρ和动压能ū2/2之和，合称
pB = p
ρρ
冲压能（impact pressure energy）
∆p
=
pA
−
pB
=(p
+
1
.
u2
)
−
p
=
1
.
u2
ρ ρ ρ ρ2 ρ 2
点速度：
体积流量
VS = u0 A0 = C0 A0
2Rg(ρ0 − ρ) ρ
质量流量
mS = C0 A0 2Rgρ (ρ0 − ρ )
C0——流量系数（孔流系数） A0——孔面积。
讨论：
（1）特点：
恒截面、变压差——差压式流量计
（2）流量系数C0 对于取压方式、结构尺寸、加工状况
均已规定的标准孔板
C0
=
精度最高的一类。 它利用机械测量元件把流体连续不断地 分割成单个已知的体积部分,根据测量室 逐次重复地充满和排放该体积部分流体 的次数来测量流体体积总量。
PDF（椭圆齿轮式）的工作原理图
1.7.6 超声流量计
1.7.7 涡街流量计
f=Stv/d v=f×d/St Q=v×S=f×d/St
1.7.8 靶式流量计
2V f (ρ f − ρ )g ρA f
= CR
2V f (ρ f − ρ )g ρA f
CR——流量系数
体积流量 讨论：
Vs = CR AR
2(ρ f − ρ)Vf g ρAf
（1）特点： 恒压差、恒流速、变截面——截面式流量计。
（2）刻度换算
标定流体：20℃水（ρ＝1000kg/m3 ） 20℃、101.3kPa下空气（ρ ＝1.2kg/m3）
1.7 流速和流量的测定
1.7.1 测速管
1.7.2 孔板流量计 1.7.3 文丘里流量计 1.7.4 转子流量计 其它流量计
测量原理:力学原理、热学原理、声学原 理、电学原理、光学原理、原子物理学原 理等。
目前分为:容积式流量计、差压式流量计、 浮子流量计、涡轮流量计、电磁流量计、 流体振荡流量计中的涡街流量计、质量流 量计和插入式流量计等。
1.7.2 孔板流量计orifice meter 一 结 构 与 原 理
缩脉（vena
二、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
ρ
+
1 2
u12
=
p2
ρ
+
1 2
u
2 2
变形得
u
2 2
− u12
=
p1 −
p2
2
ρ
u
2 2
− u12
=
2∆p
ρ
问题：（1）实际有能量损失；
.
u=
2∆p
ρ
即
.
u=
2Rg(ρ0 − ρ)
ρ
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。
三、安装
（1）测量点位于均匀流段，上、下游各有50d直管距 离； （2）皮托管管口截面严格垂直于流动方向； （3）皮托管外径d0不应超过管内径d的1/50，即 d0<d/50 。
1.7.4 转子流量计rotor meter 一、结构与原理
从转子的悬浮高度 直接读取流量数值。
二、流量方程 0
转子受力平衡
( p1 − p0 ) Af = ρ f V f g
1
在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程
p1
ρ
+ u12 2
+ z1g
=
p0
ρ
+
u
2 0
2
+ z0g
p1
−
p0
=
(z0
−
（2）缩脉处A2未知。
解决方法：用孔口速度u0替代缩脉处速度u2，引入 校正系数 C。
u
2 0
− u12
=C
2∆p
ρ
由连续性方程
u1
= u0
A0 A1
u0 =
C 1 − ( A0 )2
2∆p
ρ
A1
令
C0 =
C 1 − ( A0 )2
A1
则
u0 = C0
2∆p
ρ
u0 = C0
2Rg(ρ0 − ρ) ρ
例1-13 某气体转子流量计的量程范围为4～ 60m3/h。现用来测量压力为60kPa（表压）、温 度 为 50℃ 的 氨 气 ， 转 子 流 量 计 的 读 数 应 如 何 校 正？此时流量量程的范围又为多少？（设流量系 数CR为常数，当地大气压为101.3 kPa）
1.7.5 容积式流量计/定排量流量计positive displacement flowmeter,简称PD流量计
z1 )ρg
+
ρ
2
(u02
− u12 )
0′ 1′
( p1 − p0 ) Af
= Af (z0 − z1 )ρg + Af
ρ
2
(u
2 0
− u12 )
V f ρg
流体的浮力
动能差
Vf (ρ f
− ρ)g
=
Af
ρ
2
(u
2 0
− u12 )
由连续性方程
u1
= u0A0 A1来自u0 =11 − (A0 )A1 2
f (Red ,
A0 ) A1
Re是以管道的内径d1计算的雷诺数
Re d
=
d1 ρu1 µ
当Re >Re临界时，
C0
=
f(
A0 ) A1
一般 C0=0.6~0.7
C0
Re临界值
A0 A1
(3) 测量范围
VS ∝ R
R ∝ VS 2
Re d
孔板流量计的测量范围受U形压差计量程决定。
三、安装及优缺点
CR相同,同刻度时
VS2 = ρ1(ρ f − ρ2 )
VS1
ρ2 (ρ f − ρ1)
式中：1——标定流体；
2——被测流体。
气体转子流量计 VS 2 ≈ ρ1
VS1
ρ2
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。