化工原理(少学时)课件和辅导教程、考试重点例题复习题及课后答案1.6流速及流量的测量

失为原来 倍，转子流量计的阻力损失为原 来 倍，孔板流量计的孔口速度为原来 倍， 转子流量计的环隙流速为原来 倍，孔板流 量计两端压差计的读数为原来 倍,转子流量 计两端压差计的读数为原来 倍。412141
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第一章
公式 静力学方程式： p 2 p1 连续性方程： 1 u1 A1
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 。
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1.6.2 孔板流量计
一、结构与原理
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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
质量流量
qv u0 A0 C0 A0

qm C0 A0 2Rg ( 0 )
C0——流量系数（孔流系数） A0——孔面积。
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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
A0 C0 f (Re d , ) A1
能量损失
p1 p 1 1 2 u12 2 u 2 2 2
2 u2 u12 p1 p2 2
变形得
u u
2 2 2 1
2p

问题：（1）实际有能量损失； （2）缩脉处A2未知。
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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。
1.6 流速与流量的测量
1.6.1 测速管 1.6.2 孔板流量计 1.6.3 文丘里流量计 1.6.4 转子流量计
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1.6 流速与流量的测量
1.6.1 测速管（皮托管） 一、结构
二、原理
取 A、B 截 面 列伯努利方 程： . pB pA 1 2 u 2
点速度：
CR——流量系数
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体积流量
Vs C R AR
2( f )V f g
A f
讨论：
（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（＝1000kg/m3 ） 20℃、101.3kPa下空气（ ＝1.2kg/m3）
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CV——流量系数（0.98～0.99）
A0——喉管处截面积
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1.6.4 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。
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二、流量方程 转子受力平衡： 上升力（压差） ＝净重力（重 力-浮力） 0 0′
1
1′
pAf ( f )V f g
u u C
2 0 2 1
2p
由连续性方程
A0 u1 u0 A1
u0 C A 1 ( 0 )2 A1
C0 C 1 (

2p

令
A0 2 ) A1
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则
u 0 C0
u 0 C0
2p

2Rg( 0 )

2 Rg( 0 )
体积流量


0.3164 Re
0.25
0.0223
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在贮槽液面 1 1和管路出口内侧 2 2截面间列BE得： 0.3 9.81 104 80 1.252 H e 20 ( 1) 9.81 878 0.151 2 9.81 24.44m
三、安装及优缺点
（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 。
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1.6.3 文丘里（Venturi）流量计
属差压式流量计；
能量损失小，造价高。
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qv CV A0
2 Rg( 0 )
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例 1-20
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）
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提问：流量qv增加一倍，孔板流量计的阻力损
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例1-21:如图示， 用泵将贮槽A内的油用φ159×4mm 的管道送至设备B,设备B内液面上方压力表读数为 0.3kgf/cm2 ,管路总长度(包括孔板在内所有局部阻 力的当量长度，不含管路出口阻力损失)为80 m,管 路上装有孔板流量计,孔板的内径为56.6 mm,孔流 系数c0=0.61,∪形压差计读数Ｒ=747mmHg。求: (1)流量m3 /h ? (2)泵的压头(m油柱) ? (3)当泵的效率η=70％,求轴功率(kw)？ 已知ρ油=878 kg/m3 ,粘度μ=4.1 cp,ρ汞=13600 kg/m3, 管内流动的摩擦系数可按下列式子计算:层流时 λ=64/Re,湍流时λ=0.3164/Re 0.25 。
gH e qv 878 9.81 24.44 70.48 (3) Pa 100% 6.7 KW 3600 0.7 1000
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孔板 B R
20m
水银 A
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解： (1)q v c0 A0
2( i ) gR

2
3600 0.61 0.785 (0.0566)
3 m 80.48
2 (13600 878) 9.81 0.747 878
h
qv 80.48 u 1.25m / s 2 2 0.785d 3600 0.785 (0.151 ) du （2）Re 40420 4000 , 湍流
在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程
p1
2 p0 u 0 u12 z1 g z0 g 2 2
p1 p 0 ( z 0 z1 ) g
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2
2 (u 0 u12 )
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( p1 p 0 ) A f A f ( z 0 z1 ) g A f
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u
.
百度文库
2p

2
p B p A ( 0 ) gR
即
u
.
2 Rg( 0 )

讨论：
（ 1 ）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布
曲线；
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（2）流量的求取： 由速度分布曲线积分 qv udA
测管中心最大流速，由 u umax ~ Remax 求平 均流速，再计算流量。
CR相同,同刻度时
qv 2 qv1
1 ( f 2 ) 2 ( f 1 )
式中：1——标定流体；
2——被测流体。
气体转子流量计
qv 2 qv1
1 2
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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。
小结
2 u2 A2 （稳定流动） g z 1 z 2
2 u1 d 12 u 2 d 2 （圆管内） 2 u12 p1 u2 p2 he gz 2 hf 机械能衡算方程： gz1 2 2
u1 A1 u 2 A2 （不可压缩流体）
64 层流： l u h Re f 要求能够进行 阻力计算式： 直管 d 2 管路计算及分 湍流： f Re, d 2 析： 2 入 0 .5 u le u 简单管路 局部 h f 或hf 2 出 1 d 2
2
复杂管路 设计型、操作 型问题
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2 l le u 2 l u h f ( ) ( ) d 2 d 2
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重要概念 连续介质模型、等压面、牛顿粘性定律、 粘度及其影响因素、雷诺数、 层流与湍流的本质区别、 因次分析法本质、 边界层概念（普兰特边界层理论） 、 边界层厚度、边界层的形成和发展、边界层分离。 设备及仪表 压差计、流量计等结构及测量原理。

2
2 (u 0 u12 )
V f g
流体的浮力
动能差
V f ( f )g Af

2
2 (u 0 u12 )
由连续性方程
u0 1 1 A0 A1
2
A0 u1 u0 A1
2V f ( f ) g
A f
CR
2V f ( f ) g
A f
d1 u1
Re是以管道的内径d1计算的雷诺数 Re d

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当Re >Re临界时，
A0 C0 f ( ) A1
C0
Re临界值
一般 C0=0.6~0.7 (3) 测量范围
A0 A1
qm R
R qv
2
Re d
孔板流量计的测量范围受U形压差计量程决定。
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