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。
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三、文丘里流量计

C1C2 A0 1 A 1
2
孔流系数（C0）=
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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
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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
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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
2 gR A
C v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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总结：变压头流量计的特点是 恒截面，变压头
1
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转子流量计使用、安装中注意事项：
转子流量计必须垂直安装
应安装旁路以便于检修。
优点： 读取流量方便 流体阻力小， 测量精确度较高，
能用于腐蚀性流体的测量
流量计前后无须保留稳定段。 缺点： 玻璃管易碎，且不耐高温、高压。
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练习题目
思考题 1.各种流量计的测量原理。
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当转子停留在某固定位置时，转子与玻璃管之间的环形
截面积就是固定值。
u0
u0 CR 2p

CR
2Vf ( f ) g Af
0
升力
浮力
0
Vs C R AR
2V f f g
1
重力
1
A f
u1
CR——流量系数，其值与Re及转子形状有关
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2 0
u u
2 0 2 1
2( p1 p0 )

u u C1
2 1
2( p1 p0 )

u0
角接取压法：把上
C1 A 1 ( 0 )2 A1
2( P 1P 0)

、下游两个测压口
装在紧靠着孔板前 后的位置上。
C1C2 u0 A 1 ( 0 )2 A1
2( Pa Pb )
转子流量计使用、安装中注意事项：
读数常需换算： 转子流量计出厂前流量刻度 是用20C水或20C、101.3 kPa的空 气标定的，如果使用时被测流体物 性（、）与上述标定用流体不同， 则流量计刻度必须加以换算：
V V
f f
V、实际被测流体的流量、密度； V、 标定用流体的流量、密度
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
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一、测速管
1、测速管（皮托管）的结构
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2、测速管的工作原理
对于某水平管路，测速管的内管停滞点 A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，称为冲压头 。
ur2 p pA hA 2 g g g
1
重力
1
u1
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测量原理：
若将转子视为一圆柱体，对转子作 受力分析： 转子承受的压力差 = 转子所受的重力 -流体对转子的浮力
u0 0
升力
浮力
0
p0 p1 Af
p0 p1
V f f g V f g
V f g( f ) Af
重力
1 u1
1
p0 p1 亦为恒定，与流量无关
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2.那些属于变截面流量计，那些属于变压差流量计？
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第一章 小结
公式 静力学方程式： p2 p1 g z1 z 2 连续性方程： u1 A1 u2 A2 （不可压缩流体）
2 （圆管内） u1d 12 u2 d 2
2 2 u p u p 1 1 2 机械能衡算方程： gz1 we gz2 2 h f 2 2 64 2 层流： l u 阻力计算式： 直管 h Re f 要求能够进行 d 2 湍流： f Re, d 管路计算及分 2 0.5 2 析： 入 u l u e 局部 或 h h f f 简单管路 2 出 1 d 2
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
p1 p0 p2
1
0 0
2(缩脉 )
1
2
R
孔板
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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。
2(缩脉)
0
u A
1
0
2
R
R
R
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四、转子流量计
1、转子流量计的结 构及工作原理
结构：如图所示。 测量原理：
转子（或称浮子）, 直径略小于玻璃管 的内径；
转子密度须大于
被测流体的密度。
当流体不流动时，因重力>浮力，故转子沉在底部。 当流体流入时，转子下方环隙面积小，流速增大，
压降减小，使转子上下产生压强差，对转子产生向
p1 p2
1 0 R
2
在1-1’和2-2’间列柏努利方程，略去阻力损失 2 p1 u12 p2 u 2 问题：（1）实际有能量损失； 2 2
（2）缩脉处A2未知。
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孔板流量计
A1 u1 A2 u2 A0 u0 (孔口 )
用 A0 代替 A2， 再考虑到机械能损失
C0----孔流系数， C0=f( A0/A1,Re )
0.72 0.70 0.68 0.66 0.64 0.62 0.60 3 10 4 105 Re1 106 0.4 0.3 0.2 0.1 0.05 0.5
图 1-45
孔流系数 C0 与 Re1 及 A0/A1 的关系
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当Re超过某界限值时，C0不再随Re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Re大于界限值。
0.6 0.5 102 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7
测出umax Remax 平均速度u流量
Re d/d/ Re u u max= max max max
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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。 4）测速管安装于管路中，装置头部和垂直引出部分都将
上推力，因推力大于>重力-浮力，故转子将上升。
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测量原理：
随着转子的上浮，环隙面积逐渐增 大，环隙内流速将减小，于是推力也随
u0 0
升力
浮力
0
之减小。
当转子上浮至某一高度时，推力与 净重力（＝重力－浮力）相等，转子受 力达到平衡，并停留在这一高度上。 转子流量计就是依据这一原理，用 转子的位置来指示流量大小的。
B点测得为静压头
u A
B
p hB g
2
冲压头与静压头之差
R
ur hA hB 2g
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ur 2g (hA hB ) 2g ( pA pB ) /
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。