流体流动7-流量与流速测量.
流速和流量测量的基本原理及特点
❖4.流量计及其主要参数 ❖用于测量流量的计量器具称 为流量计。有一次装置和二次 仪表组成。 ❖流量计的主要技术参数有： ❖流量测量范围上限值： A=a×10n ❖其中 a=1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.2,4 .0,5.1,(6.0),6.3,8.0 ❖差压测量范围上限值
5
容积式计量表
椭圆齿轮 流量计
腰轮流量 计
活塞式 流量计
括板式流 量计
6
❖ 2.流速法 原理：速度型流量计以流体一元流动
的连续方程为理论依据，即当流通截面 确定时，流体的体积流量与截面上的平 均流速成正比。
形式：差压式、转子式、涡轮式、层 流式，电磁式、声波式
特点：使用性能好，精度高；可用于 高温、高压介质的测量，流动状态、Re 对测量的影响大。
13
皮托管
均速管
14
❖ 测速管的安装
❖ 1.必须保证测量点位于均匀流段，一般要求测 量点上、下游的直管长度最好大于50倍管内径， 至少也应大于8～12倍。
❖ 2.致负偏差。
❖
3.测速管的外 即d0<d/50。
径
d0
不应
超过
管
内
径
d
的1/50，
❖ 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，故不易采用。此外，
测速管的压差读数较小，常常需要放大或配微
压计。
15
4.3节流式流量计
❖ 4.3.1测量原理与流量方程 ❖ 节流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。将节流件垂直安装在管道中，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，即构成节流式流量计。
流体流动基本规律
ρ
We
=ρ
gZ2+
ρ u22 2
+
p2
+
ρ
∑h
f
（ Pa ）
1.3 流体流动旳基本方程
1牛顿流体所具有旳能量称为压头head，单位为m。 Z-----位压头Potential head； u2/2g----动压头dynamic head； p/ρg-----静压头hydrostatic head。 He = We /g -----由泵对单位重量流体提供旳能量， 外加压头或泵旳扬程 Hf=∑hf / g——损失旳能量或称损失压头Hf
1.3 流体流动旳基本方程
∵ Vs = u A=
π 4
d2u
√ ∴ d= 4 Vs =0.0997m=99.7mm πu
查表选择：外径=108 mm，壁厚=4 mm旳管子 d=108-4×2=100 mm
将内径d=100 mm代入上式得到实际流速u=1.49 m/s。
1.3 流体流动旳基本方程
1.3.2 稳定流动与非稳定流动 steady flow and unsteady flow
1.3 流体流动旳基本方程
√ u2 =
2Rg ( ρ -ρ ) 0
ρ[1（- dd21 ）4 ]
则体积流量
Vs =
π d22 4
u2 =
π 4
2
d2
质量流量ws =ρ Vs
2R g
(
ρ
0
-
ρ)
ρ [1-
(
d2 d1
)4
]
=
π 4
ρ
2
d2
2R g (ρ - ρ )
0
ρ
[1 -
(
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。
流体力学中的流体流量与流速计算
流体力学中的流体流量与流速计算流体力学是研究流体在运动过程中的性质和行为的学科。
其中，流体流量和流速是流体力学中的重要概念，用于描述流体运动的特征和量度。
本文将介绍流体流量与流速的概念及计算方法。
一、流体流量的概念及计算方法流体流量是指单位时间内通过某一截面的流体体积。
按照定义，流体流量的计算公式为：Q = A * v其中，Q表示流体流量，A表示截面面积，v表示流速。
二、流速的概念及计算方法流速是指单位时间内流体通过一个截面的体积。
流速的计算公式可以根据具体情况而定，以下是常见的几种计算方法：1. 定常流的流速计算在定常流动情况下，流体的质量流率和体积流率保持不变。
流速的计算公式为：v = Q / A其中，v表示流速，Q表示流体流量，A表示截面面积。
2. 非定常流的流速计算在非定常流动情况下，流体的流速可能随时间和空间的变化而变化。
针对不同的情况，可以采用不同的方法计算流速，如通过流速图、针对特定位置的流速计算等。
三、流体流量与流速的应用流体流量和流速是流体力学中的基本概念，广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1. 水泵和液压系统的设计在水泵和液压系统的设计中，流体流量和流速是重要的设计参数。
通过合理计算流体流量和流速，可以确定水泵和液压系统的工作参数，确保其正常运行。
2. 水流和气流的测量与控制在环境监测、水利工程、能源利用等领域，对水流和气流的测量与控制是常见需求。
通过准确计算流体流量和流速，可以帮助实现对水流和气流的精确测量和控制。
3. 管道流量的计算与优化对于管道流动问题，合理计算流体流量和流速有助于分析和优化管道系统的性能。
通过调整管道直径、流速等参数，可以实现管道系统的节能、减压等目标。
四、总结流体流量和流速是流体力学中的重要概念，用于描述流体运动的特征和量度。
在实际应用中，合理计算流体流量和流速，可以帮助我们设计、控制和优化各类流体系统。
因此，对于流体力学中的流体流量与流速的计算方法和应用有深入的了解，对于工程实践具有重要意义。
流体力学中的流体流动实验
流体力学中的流体流动实验流体力学是研究流体力学基本规律和流动现象的一门学科，而流体流动实验则是流体力学研究的重要手段之一。
通过实验，可以观察和记录流体在不同条件下的流动行为，验证流动方程和理论模型的可靠性，从而深入理解流体的运动规律。
本文将介绍流体力学中的流体流动实验的基本原理、实验装置以及实验方法。
一、流体流动实验的基本原理在流体力学中，流体流动实验的基本原理是根据质量守恒定律和动量守恒定律进行实验设计和数据分析。
根据质量守恒定律，流经给定截面的质量流率与入口和出口流速之积相等。
动量守恒定律则建立了流体运动方程，描述了流体在不同流动条件下的运动状态。
二、流体流动实验的实验装置为了研究流体力学中的各种流动现象，需要准备相应的实验装置。
常见的流体流动实验装置包括流体管道、流动模型、雷诺管道等。
流体管道是最常见的流体流动实验装置之一，其基本结构包括进口、出口和流体流通的管道。
通过改变流体的进口条件、管道的形状和尺寸等，可以研究流体在不同流动条件下的流动特性。
流动模型是模拟真实流动情况的物理模型，常用于研究复杂的流动现象和流体力学中的问题。
流动模型可以通过缩小尺寸或者使用可替代材料来简化实验过程，从而提高实验的可行性和可观察性。
雷诺管道是一种用于测量流体流速和观察流动形态的实验装置。
雷诺管道一般由一段直管和一个扩张段构成，通过在流体流动过程中增加扩张段，可以减小流速并形成湍流，方便观察和研究流体的流动特性。
三、流体流动实验的实验方法1. 流量测量方法：流量是流体流动实验中最基本的参数之一。
常用的流量测量方法有容积法、质量法、速度法等。
容积法通过测量流体通过给定截面的体积来计算流量；质量法通过测量单位时间内流体通过给定截面的质量来计算流量；速度法通过测量流体流速和截面积来计算流量。
2. 流速测量方法：流速是流体流动实验中另一个重要的参数。
常用的流速测量方法有直接法、间接法和动态法等。
直接法通过直接测量流体流速来得到流速值；间接法通过测量与流速相关的物理量，如压力和涡旋等来计算流速；动态法是一种通过观察流体流动状态的方法来判断流速的快慢。
流体力学的实验研究方法
流体力学的实验研究方法流体力学是研究液体和气体运动规律的学科，是物理学的一个重要分支。
在流体力学的研究中，实验方法是非常重要的手段之一。
本文将介绍几种常用的流体力学实验研究方法。
一、定量实验方法定量实验方法是通过对流体中各种参数的测量来获取数据，并进行定量分析。
最常用的定量实验方法包括流速测量、压力测量、流量测量等。
1. 流速测量流速是流体运动中的一个重要参数，在流体力学研究中具有重要意义。
常见的流速测量方法有浮标法、旋转测速法、超声波测速法等。
浮标法是通过在流体中放置一个浮标，并测量浮标的位移来确定流速。
旋转测速法则是利用测速仪表中的叶片旋转频率与流速成正比的原理进行测量。
超声波测速法则是通过发送超声波并测量其回波时间来计算流速。
2. 压力测量压力是流体力学研究中另一个重要的参数。
常用的压力测量方法有水柱法、压力传感器法、毛细管法等。
水柱法是利用流体的压力传递性质，通过测量流体压力对应的水柱高度来计算压力值。
压力传感器法则是利用压力传感器测量流体压力，通过变换电信号获得压力值。
毛细管法则是利用毛细管压力差与流动速度之间的关系来计算压力值。
3. 流量测量流量是流体力学研究中对流体运动强度的衡量。
常见的流量测量方法有流量计法、测地阀法、热敏电阻法等。
流量计法是通过使用流量计器来测量流体通过的体积或质量，从而得到流量值。
测地阀法则是利用流体通过定型孔等装置时的流动特性来计算流量。
热敏电阻法则是利用流体的传导特性，通过测量电阻值来计算流量值。
二、定性实验方法定性实验方法是通过观察流体现象的形态和规律来进行研究。
定性实验方法主要包括流动可视化、颗粒示踪、涡旋检测等。
1. 流动可视化流动可视化是将流体运动过程通过染色或其他方式使其可见，并观察流体现象。
常用的流动可视化方法有染色法、粒子轨迹法等。
染色法是通过向流体中加入染料，使染料在流动中呈现特殊颜色或变化，从而观察流体的运动情况。
粒子轨迹法则是通过在流体中加入颗粒物，在流动中观察颗粒物的轨迹，从而推测流体的流动方式。
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
空气流动的流体力学原理—压强、流速和流量的测定
管道风速和风量的测定
风速和风量测定一般用到以下仪器设备：
1.毕托管
2.U型压力计
3.橡胶管
4.卷尺或钢尺
5.胶带
6.记号笔
1.确定测定截面和测点；
2.在毕托管上标注测点位置；
3.准备U型压力计；
4.逐点测定动压；
5.记录数值与计算
1.确定测定截面和测点
管径/mm
130
130-200
200-450
450-650
环数
1
2
3
4
（1）用卷尺或钢尺测量管道直径；
1
0.707R
0.5R
0.409R
0.354R
（2）根据下表确定环数和测点。
2
0.707R
0.5R
0.409R
0.354R
2.在毕托管上标注测点
3
0.866R
0.707R
0.612R
4
0.866R
0.707R
H d 2 ~ H dn ) 2
n2
在测定动压时，有时会碰到某些测点的读数出现零值或负值的情况，
这是由于气流很不稳定而出现旋涡所产生的。在上式计算平均动压时，应
将负值当作零计算，测点数n仍包括该测点在内。
习题讲解：
7、计算1200m高空大气的空气重度（假设空气等温变化）
解释：
大气压力：海拔高度每升高1000 m，相对大气压力大约降低12%；
的性能曲线和风网的特性曲线画在同一个坐标图上，两条曲线的交点。
二、离心式通风机的工作点
✓
P H
R1
R
A1
A
PA (H )
A
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%)。
化工原理第一章 流体流动-学习要点
1.3 流体动力学 ( Fluid dynamics )
1.3.3 伯努利方程 ( Bernoulli equation ) 机械能的形式
位能: 流体在重力场中， 位能: 流体在重力场中，相对于基准水平面所具有的能量 动能: 动能: 流体由于流动所具有的能量 静压能：流体由于克服静压强流动所具有的能量 静压能： 能量损失： 能量损失：流体克服流动阻力损失的机械能 外加功：流体输送机械向流体传递的能量 外加功：
ε r :=
1
2ε 18.7 ) = 1.74 − 2 ⋅ lg( + d Re λ λ
Re :=
−3
0.005 × 10
−3
ε r = 2.857 × 10
1.1 流体性质 ( Properties of fluid )
1.1.2 压强 ( pressure )
表 压=绝对压力-大气压力 绝对压力真空度= 真空度=-表压强 真空度=大气压力真空度=大气压力-绝对压力 压强表：读数为表压强， 压强表：读数为表压强，用于被测体系绝对压强高于环境 大气压 真空表：读数为真空度， 真空表：读数为真空度，用于被测体系绝对压强低于环境 大气压 说明：(1)表压于当地大气压强有关 说明：(1)表压于当地大气压强有关 (2)绝压、表压、真空度， (2)绝压、表压、真空度，一定要标注 绝压 (3)压力相除运算时， (3)压力相除运算时，一定要用绝压 压力相除运算时 压力加减运算时，都可以，但要统一并注明 压力加减运算时，都可以，
1.4 流体流动现象 ( Fluid-flow phenomena )
1.4.1 流动类型 (The types of fluid flow)
Re = duρ
µ
Reynolds number is a dimensionless group .
流体的速度和流量
流体的速度和流量流体是指气体或液体在一定条件下具有流动性的物质。
在流体力学中，速度和流量是两个基本概念，它们在研究流体运动和液压系统中起着重要的作用。
本文将就流体的速度和流量进行探讨，并分析它们之间的关系。
一、流体的速度流体的速度指的是流体在单位时间内通过某个截面的体积。
通常用字母v表示流体的速度，单位可以是米每秒（m/s）或者厘米每秒（cm/s）等。
流体的速度与流体的流动性质和运动状态密切相关，可以通过以下公式进行计算：v = Q / A其中，v为流体的速度，Q为通过截面的流量，A为截面的面积。
流体的速度与流体的性质、流道的形状、管道的直径以及流体受力等因素都有一定的关系。
在一条直径相同的管道中，流速越大，流体通过该管道的流量也就越大。
而在一个截面上，流体的速度与流量成反比，即速度越小，流量越大；速度越大，流量越小。
二、流体的流量流量是指流体单位时间通过管道或截面的体积。
通常用字母Q表示流量，单位可以是立方米每秒（m³/s）或者升每秒（L/s）等。
流量的计算公式为：Q = v * A其中，Q为流量，v为速度，A为流体通过的截面的面积。
流量的大小取决于流速和流体通过的截面的面积。
当流速不变时，流通过的截面面积越大，流量就越大。
反之，当流通过的截面面积不变时，流速越大，流量也就越大。
三、速度和流量的关系流体的速度和流量是密切相关的。
根据流速和截面面积的关系公式，可以得到以下结论：1. 当管道或截面的面积不变时，速度和流量成正比关系。
流速越大，流量也越大。
2. 当流速不变时，速度和流量成反比关系。
速度越小，流量越大；速度越大，流量越小。
四、应用举例流体的速度和流量在很多领域都有广泛的应用。
以下举几个例子：1. 水流速度和水流量的测量：在水利工程中，测量水流速度和水流量是非常重要的。
可以通过设置流速表或者流量计来测量，从而用于水资源的管理和水力工程的设计。
2. 液压系统中的流速和流量控制：在液压系统中，通过调整流体的流速和流量来实现对液压系统的控制。
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► 以孔口速度u0代替上式中的u2
u u C
2 0 2 1
21 2
► 由连续性方程
►令
A0 m A1
u1A1=u0A0 u1=mu0
2 2 u0 u1 u0 1 m 2
► U型压差计：
P1-P2=Rg(i-)
2 gR i
2
u0
C 1 m
（4）阻力损失大…缺点
► 缩脉后流道突然扩大：形成大量旋涡值
► 孔板流量计的阻力损失hf，hf正比于R，即说
明R是以机械能损失为代价取得的 ► 缩口愈小，孔口速度u0愈大，读数R愈大， 阻力损失也随之增大 ► 选择适当的面积比m以期兼顾适宜的读数和 阻力损失
► （5）确定孔径do按要求的最大流量设计，
► １９７４年在美国纽约Ｔｈｉｅｌｓ附近发
生的波音７２７坠毁事故
► 皮托管和静压口的结冰，经常会形成固态的阻
碍物，将会使高度、空速、垂直速度及各种仪 表发出错误的数据指示，而直接威胁飞行安全 ► 当飞行员看到飞机的任何部位出现结冰现象时， 就应假设飞机的静压口已经出现结冰累积
二、孔板流量计
► 1、结构：
量计等
其他手段：
►热线测速仪 ►激光多普勒测速仪
►摄像机等
一、毕托管（皮托管、测速管） Pitot tube
► 1732年：Henri
Pitot发明了毕托管 ► 1856年：Henri Darcy完善了毕托管
1、结构
2、测速原理
► B点：驻点，速度为零 ► B点的总势能应等于A点
的势能与动能之和 ► 利用驻点B与A点的势能 差可以测得管中的流速
核算C0是否在常数区应以最小流量为准 ► （6）优点：结构简单，制造、安装、使用 较为方便，工程上应用广泛
4、孔板流量计的安装与测量范围
► （1）安装： ► 上游：（15～40）d
► 下游：5d
► 标准孔板厚度≤0.05d，d0≤0.08d，约为
6～12mm
（2）测量范围
► 当C0为常数时，qv2与R呈正比
► 流量的少量变化将导致读数R的较大变化，表
示测量时灵敏度较大、准确度较好 ► 同时流量计所允许的测量范围较窄 ► 取决于视差和U型压差计的长度，存在着Rmax 和Rmin
qv max qv min Rmax Rmin
（3）测压口引出
► ► ► ►
角接法：取压口开在法兰前后，法兰和 孔板可配套供应 eccentric orifice 径接法：上游取压口距孔板1d处 下游取压口距孔板1/2d处
► 适用于低压气体的输送管道中的流量测量 ► 优点是能耗少 ► 缺点是：加工较难，精度要求高，造价高，
安装时需占去一定管长的位置
Largest Venturi Flow Meter in the world 180-in.-dia by 51.75-ft-long
improve the potable water supply and delivery to Las Vegas and the surrounding region, using Lake Mead as the source of raw water
► 毕托管制造精度影响测量的准确度
► 则需乘上一个校正系数C
uA C
2 R i g
► 对于标准测速管：C=1 ► 通常取C=0.98~1
3、毕托管的特点
…轴向线速度 ► 可测得沿截面的速度分布 ► 测流量的步骤 ► 由截面的速度分布或测量管中心的最大流速 ► 根据最大速度与平均速度的关系，求出截面 的平均流速 ► 求出流量 ► 图1-51
► 点速度（局部速度）
4、毕托管的安装
► （1）测量点位于均匀流段，即测量位置
应放在充分发展的流动中 ► 测量点的上、下游各有50d以上长度（d 为管径）的直管距离
►（2）毕托管口截面严格垂直于流动方向
►（3）do<d/50 ►（4）采用微压差计：如气体
5、毕托管的应用和注意事项：
广泛用于船舶和飞行体的测速
1.7
流速和流量的测定
——柏努利方程的某种应用举例
►流体的流量：重要的参数之一
工业流量测量的方法
►1、速度式流量测量方法：
► 直接测出管道内流体的流速（平均流速），
一次作为流量测量的依据 ► 差压式（节流式）：孔板、喷嘴、文丘里、 转子、毕托、动压平均管等 ► 叶轮式：水表、涡轮流量计 ► 电磁式： ► 超声波式； ► 旋涡或涡街式
涡轮流量计（常用）
2、容积式流量测量方法：
► 通过测量单位时间内经过流量仪表排出的流
体的固定容积V的数目来实现的 ► qv=nV
► 容积式流量计： ► 椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量
计、湿式流量计等
►3、通过直接或间接的方法测量单位
时间内流过管道截面的流体质量数
► 叶轮式质量流量计，温度、压力自动补偿流
孔板 orifice plate
孔板流量计 orifice flow meter
► 一体化孔板流
量计 ► 现场数显、信 号远传兼容
5、文丘里流量计
采用渐缩渐扩管，避免了突然缩小和突然扩大，可 大大减少阻力损失
收缩角：15º ～25º 扩大角： 5º ～ 7º
streamline
► 孔流系数Cv约为0.98～0.99
压口引出位置、孔口形状、加工精度（加工光 洁度、孔板厚度）、收缩与阻力等 ► C0的数值只能通过实验求得 ► 标准孔板，C0=f（Red，m） ► Red是以管径计算的雷诺数
Red
d1u1
► 实验所得的C0 ► 当 Red 增大到一定
值 后 ， C0 不 再 随 Red 而变，成为一 个仅决定于m的 常数
► 锐孔板 ► U型压差计
2、测量原理
► 缩脉处流速最大，而压强最小 ► 当流体以一定的流量通过小孔时，就产生一定的压
强差，流量愈大，所产生的压强差也愈大 ► 分析： 2 2
p1 u1 p2 u2 gz1 gz 2 2 2
u u
2 2 2 1
21 2
C0
2 gR i
► C0称为孔板的流量系数（孔流系数）
►则 ►
qv C0 A板流量计的特点
► （1）只能用于测量流量，不能用以测定速度
分布 ► （2）特点：恒截面、变压差
► （3）流量系数C0 ： ► 引入：形式与实质 ► C0 的影响因素：面积比 m 、流动情况 Red 、测