3.流速及流量测量解析

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。

节流过程分析：当流体流过管道 中的节流元件时，由于流通截面 的变化，节流件前后的静压力不 同，静压差与流体的流量有关， 这种现象称为节流现象。如图所 示，流束未受到节流件影响时， 流动方向与管道中心线平行。在 节流件前，流体向中心加速，至 截面2处流束收缩到最小，此处 流速方向又与管道中心线平行， 且流速最大，压力最低，然后流 束扩张，流速下降，静压升高， 直到截面3处流束又充满管道。 由于涡流区的存在，导致流体能 量损失，故在截面3处静压力p3 不等于原先的数值，而产生了压 力损失δ p

流体性质和流体运动的复杂性 流体性质多样性 : 流体性质的多样性 表现在密度、粘度不同，单相流、多相 流之分，可压缩性的强弱，牛顿流体与 非牛顿体管路系统的多样性,管道形状， 壁面光滑程度。 流动状态的多样性: 流体流动状态的多 样性表现在层流与紊流， 明渠流与管流， 充满流与非充满流，旋转流与脉动流。
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

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。



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.测速管管口截面必须垂直于流体流动方向， 任何偏离都将导致负偏差。 3. 测速管的外径 d0 不应超过管内径 d 的 1/50 ， 即d0<d/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， 测速管的压差读数教小，常常需要放大或配微 压计。
应当指出，无论哪一种流量计，都有一 定的适用范围，对流利的特性以及管道 条件都有特定的要求。目前生产的容积 法和速度法流量计，都要求满足下列条 件： ① 流体必须充满管道内部，并连续流动； ②流体在物理上和热力学上是单相的， 流经测量元件时不发生相变； ③流体的速度一般在音速以下。

4.2测速管

pB


p

U 形压差计实际反映的是内管冲压能和外管静压 能之差，即 p p A p B p 1 .2 p 1 .2





(
u ) u 2 2
2p
则该处的局部速度为
u
.


由此可知，测速管实际测得的是流体在管截面某处的点速 度，因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。若 要获得流量，可对速度分布曲线进行积分。也可以利用皮 托管测量管中心的最大流速，利用图所示的关系查取最大 速度与平均速度的关系，求出管道与 Re的关系、截面的平 均速度，进而计算出流量，此法较常用。

测速度的结构与测量原理 测速管又称皮托（Pitot） 管，如图所示，是由两根弯成直角的同心套管组成， 内管管口正对着管道中流体流动方向，外管的管口 是封闭的，在外管前端壁面四周开有若干测压小孔。 为了减小误差，测速管的前端经常做成半球形以减 少涡流。测速管的内管与外管分别与U形压差计相 连。
内管所测的是流体在 A处的局部动能和静压能 之和，称为总压能。 p A p 1 .2 u 测速管内管A处： 2 由于外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行， 所以外管仅测得流体的静压能，即外管B处：



3.其他流量计的基本原理 和特点。
本章难点：节流式流量计 的流量方程的推导。
4.1概述



4.1.1流体与流量 流体: 是指具有流动性能的物质，一般可以认为是气体 和液体的总称。 流量: 是指单位时间内通过某截面的流体数量，称瞬 时流量。它可用质量单位表示，也可用体积单位表示， 分别称为质量流量(kg/s)和体积流量（m3/s) 。 体积流量表达式为： 如果在截面上速度分布是均匀的，则： 质量流量表达式为： 测量某一段时间内流过的流体量，即瞬时流量对时间 的积分，称之流体总量。


3.质量法 这类流量计以测量与流体质量有关的物理效 应为基础，分为直接式、推导式和温度压力补 偿式三种。 直接式质量流量计利用与质量流量直接有关 的原理(如惯性系中的牛顿第二定律)进行测量。 推导式质量流量计是同时测取流体的密度和体 积流量，通过运算而推导出质量流量的。一般， 它由速度型流量计和密度计组合而成。。 温度压力补偿式质量流量计也可看成是一种 推导式质量流量计，只是它不配用密度计，而 是利用温度、压力与密度之间的关系，将温度、 压力的测量值转换为密度，再与体积流量进行 运算而得到质量流量。


4.1.2流量测量方法 1.容积法 原理：容积型流量计测量流量的基本依据是， 单位时间内被测流体充满(或排出)某一定容容 器的次数。即有 Q = n· V 式中， V为定容容器的容积 n为单位时间内被测流体充满(或排出)定 容容器的次数 。 形式：椭圆齿轮式、腰轮式、刮板式、活塞 式等 。 特点：流动状态对测量的影响小，精度高； 有一定的压力损失；不宜用于高温、高压、脏 污介质的测量。
第四章流速及流量测量



本章主要内容： 4.1概述 4.2测速管 4.3节流式流量计 4.4转子流量计 4.5涡轮流量计 4.6电磁流量计 4.7靶式流量计 4.8超声波式流量计 4.9涡街流量计 4.10哥利奥里式流量计
本章重点： 1.节流式流量计的工作原 理、特点、流量方程的推 导、标准节流装置、参数 分析。 2.转子流量的工作原理及 特点、刻度换Βιβλιοθήκη Baidu。