流量测量
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p1
u A
•
p2
1
2
R
R
R
孔板流量计
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1.7.1 变压头流量计
例题 如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸 入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。泵压出管路为 φ76×3mm,长30m的钢管, 压出管路上装有标准阀一 只，闸阀一只，90℃弯头4 只。在压出管路上还装有 孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数C0=0.62， 水 银 差压计读数 R=456mm 。 吸收塔 喷咀处 压力为 0.5kgf/cm2 (表压)，碱液密度 ρ=1100kg/m3，泵的效 率η=0.6， 直管 阻 力系数 λ=0.02(吸入 、压出 管道取 近似相同值)，ξ弯头=0.75， ξ标准阀=6，ξ闸阀=0.17， ξ孔板=8,试求泵所需功率 。
1.7.1 变压头流量计 测量原理：
p1 p2
影响两测压点间的压力差的因素： 孔板结构、流速
暂不计摩擦损失，1、2 之间有：
2 2 p1 u1 p2 u2 + = + ρ ρ 2 2
1 0 R
2
A1 u1 = A2 u2 = A0 u0 (孔口)
孔板流量计
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1.7.1 变压头流量计 2．孔板流量计 结构
p1 p2
两种取压方式： (1) 角接法 取压口在法兰上； (2) 径接法 上游取压口在距孔板 1 倍管径处，下游取压口 在距 孔板 1/2 倍 管 径 处。
1
2
R
孔板流量计
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u0 =
1 A0 1− A 1
2
2V f (ρ f − ρ )g ρA f
u0 0
升力
浮力
0
考虑到实际转子不是圆柱状、流体非理 想，将上式加一校正系数，得： u0 = C R 2V f ρ f − ρ g ρA f
V′ = V
( ρ ′(ρ
ρ ρ f − ρ′
f
) − ρ)
V′、ρ′实际被测流体的流量、密度； V、ρ 标定用流体的流量、密度
v转子流量计必须垂直安装，流体自下而上流过流量计 v且应安装旁路以便于检修
V = C R A0
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0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.05 3 104 105 106
A0 A1
C0 值多在 0.6 至 0.7 之间
0.64 0.62 0.60
Re1
孔流系数 C0 与 Re1 及 A0/A1 的关系
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1.7.1 变压头流量计
0.84 0.82
孔板一定时：
0.80 0.78 0.76
0.7
A0 C0 = f Re 1 , A 1
C0
0.74 0.72 0.70 0.68 0.66
C0 约为 0.98∼0.99
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1.7.1 变压头流量计 文丘里流量计的 缺点：加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定 管长位置， 优点：其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。 总结：变压头流量计的特点是 恒截面，变压头
变量
(
)
1
重力
1
u1
常数
V = u0 A0 = C R A0
流量系数
2V f ρ f − ρ g ρA f
(
)
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1 .0 0 0 .9 0 0 .8 0
0
u0 0
CR
0 .7 0 0 .6 0 0 .5 0 0 .4 0 0 .3 0
u0 0 0
1 u1
1
升力
浮力
升力 > 净重力
重力
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测量原理：先按理想流体推导，此时摩擦力为零。
当转子停留在某一高度时，
u0 0
∆pA
∆pA f = 重力 将转子近似看为一个圆 柱体，则
0
( p1 − p0 )Af
2V f ρ f − ρ g ρA f
(
)
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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变压头流量计 1.7 流速、流量的测量 变截面流量计 1.7.1 变压头流量计
测速管 孔板流量计 文丘里流量计
1、测速管：又称皮托（Pitot）管
结构
测速原理
pA p u = + ρg ρg 2 g
p A − p = R ( ρ 0 − ρ )g
2 uA ρ = R ( ρ 0 − ρ )g 2
2 A
测vmax→平均速度→流量
105 106 107
Remax= ρumaxd/d/ µ Re max=ρv max µ
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1.7.1 变压头流量计
测速管加工及使用注意事项
l l l 测速管的尺寸不可过大，一般测速管直径不应超过管道直径的 1/50。 测速管安装时，必须保证安装点位于充分发展流段，一般测量点的 上、下游最好各有 50d 以上的直管段作为稳定段。 测速管管口截面要严格垂直于流动方向。
u A•
p
uຫໍສະໝຸດ Baidu =
2 gR( ρ 0 − ρ ) ρ
R
------点速度
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1.7.1 变压头流量计
Re=ρud/µ
0.9 0.8 u u
vu max 0.7 max
0.6 0.5 102 103 104
1 0 R 2
p2
孔板流量计
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1.7.1 变压头流量计
3．文丘里（Venturi）流量计
收缩段锥角通常取15∼25°， 扩大段锥角要取得小些，一般为5∼7°
V = u0 A0 = C 0 A0
2 gR( ρ 0 − ρ ) ρ
1 u1
1
10
102
103 环 隙 雷 诺 数 R e0
104
105
图
转 子 流 量 计 的 流 量 系 数 CR
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转子流量计安装、使用中注意事项
v读数常需换算： 使用 时 被 测流 体 物性 （ ρ 、 µ ） 与 标 定用流 体 不同（ 20°C 水或20°C、1atm的空气），则流量计刻度必须加以换算：
=Vf ρ f g
1
重力
1
再在 0-0 面、1-1 面间列伯努利方程： ρ 2 ( p1 − p0 )Af = ρg(z0 − z1 )Af + (u0 − u12 )Af 2
u1
ρ 2 u 0 − u12 A f = V f (ρ f − ρ )g 2
(
)
u0 A0 = u1 A1
2 A0 ρ 2 A f = V f (ρ f − ρ )g u0 1 − 2 A1
1.7.1 变压头流量计 使用注意事项： 安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段， 上游长度至少应为10d1，下游为5d1
p1
优点：构造简单，制造和安装都很方便 缺点：机械能损失（称之为永久损失） 大， 当d0/d1=0.2时，永久损失约为测得 压差的90%， 常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失 也有75%。
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1.7.2 变截面流量计 转子流量计 v结构 v测量原理
-------变截面，恒压头
微锥形玻璃管， 锥角约为4°左右 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。
u
•
测速管的优点： A 结构简单、阻力小、使用方便， 尤其适用于测量气体管道内的流速。 缺点： 不能直接测出平均速度， 且压差计读数小，常须放大才能读得准确。
R
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变压头流量计 1.7 流速、流量的测量 变截面流量计
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解：
1.7.1 变压头流量计
V=(π/4)×0.042×0.62[2g×0.456× (13600-1100)/1100] 0.5 =0.00785m3/s u入=0.00785/[(π/4)×0.12]=1m/s u出=1×(0.1/0.07) 2=2.04m/s Σhf =(0.02×2/0.1+0.5)×12/2g+(0.02×30/0.07+4×0.75+6+ 0.17+8)×2.042/2g =5.51m He=5.51+(20-1.5)+0.5×104/1100+2.042/2g =28.77m N=28.77×0.00785×1100/(102×0.6) =4.084kw
1.7.1 变压头流量计
u0 = 1 − ( A0 A1 ) CD
2
2( p1 − p 2 ) ρ
= C0
= C0
2( p1 − p 2 ) ρ
2 gR ( ρ 0 − ρ ) ρ
孔流系数
V = u0 A0 = C 0 A0
影响孔流系数C0的因素：
2 gR( ρ 0 − ρ ) ρ
A0/A1、雷诺数Re1=du1ρ/µ、取压位置、孔口的形状、加工精度。 需由实验测定。
例题: 500C的空气流经直径为 300mm的管道,管中心放置毕 托管测量流量,已知压差计读 数为15mmH2O,测量点压强为 400mmH2O(表压),试求:管道 中空气的质量流量(Kg/s)?
u A•
p
uA =
2 gR( ρ 0 − ρ ) ρ
R
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1.7.1 变压头流量计
u0 A0 =
1 1 1 − 2 2 A2 A1
2( p1 − p2 ) ρ
p1 p2
用 A0 代替 A2， 再考虑到机械能损失
u0 A0 =
CD 1 1 − 2 2 A0 A1
2( p1 − p2 ) ρ
1 0 R
2
孔板流量计
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u A
•
p2
1
2
R
R
R
孔板流量计
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1.7.1 变压头流量计
例题 如图,离心泵将敞口槽中的碱液打入吸收塔,泵吸 入管路为φ108×4mm，长2m的钢管。泵压出管路为 φ76×3mm,长30m的钢管, 压出管路上装有标准阀一 只，闸阀一只，90℃弯头4 只。在压出管路上还装有 孔板流量计，孔板孔径为40mm，孔流系数C0=0.62， 水 银 差压计读数 R=456mm 。 吸收塔 喷咀处 压力为 0.5kgf/cm2 (表压)，碱液密度 ρ=1100kg/m3，泵的效 率η=0.6， 直管 阻 力系数 λ=0.02(吸入 、压出 管道取 近似相同值)，ξ弯头=0.75， ξ标准阀=6，ξ闸阀=0.17， ξ孔板=8,试求泵所需功率 。
1.7.1 变压头流量计 测量原理：
p1 p2
影响两测压点间的压力差的因素： 孔板结构、流速
暂不计摩擦损失，1、2 之间有：
2 2 p1 u1 p2 u2 + = + ρ ρ 2 2
1 0 R
2
A1 u1 = A2 u2 = A0 u0 (孔口)
孔板流量计
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1.7.1 变压头流量计 2．孔板流量计 结构
p1 p2
两种取压方式： (1) 角接法 取压口在法兰上； (2) 径接法 上游取压口在距孔板 1 倍管径处，下游取压口 在距 孔板 1/2 倍 管 径 处。
1
2
R
孔板流量计
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u0 =
1 A0 1− A 1
2
2V f (ρ f − ρ )g ρA f
u0 0
升力
浮力
0
考虑到实际转子不是圆柱状、流体非理 想，将上式加一校正系数，得： u0 = C R 2V f ρ f − ρ g ρA f
V′ = V
( ρ ′(ρ
ρ ρ f − ρ′
f
) − ρ)
V′、ρ′实际被测流体的流量、密度； V、ρ 标定用流体的流量、密度
v转子流量计必须垂直安装，流体自下而上流过流量计 v且应安装旁路以便于检修
V = C R A0
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0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.05 3 104 105 106
A0 A1
C0 值多在 0.6 至 0.7 之间
0.64 0.62 0.60
Re1
孔流系数 C0 与 Re1 及 A0/A1 的关系
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1.7.1 变压头流量计
0.84 0.82
孔板一定时：
0.80 0.78 0.76
0.7
A0 C0 = f Re 1 , A 1
C0
0.74 0.72 0.70 0.68 0.66
C0 约为 0.98∼0.99
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1.7.1 变压头流量计 文丘里流量计的 缺点：加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定 管长位置， 优点：其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。 总结：变压头流量计的特点是 恒截面，变压头
变量
(
)
1
重力
1
u1
常数
V = u0 A0 = C R A0
流量系数
2V f ρ f − ρ g ρA f
(
)
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1 .0 0 0 .9 0 0 .8 0
0
u0 0
CR
0 .7 0 0 .6 0 0 .5 0 0 .4 0 0 .3 0
u0 0 0
1 u1
1
升力
浮力
升力 > 净重力
重力
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测量原理：先按理想流体推导，此时摩擦力为零。
当转子停留在某一高度时，
u0 0
∆pA
∆pA f = 重力 将转子近似看为一个圆 柱体，则
0
( p1 − p0 )Af
2V f ρ f − ρ g ρA f
(
)
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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变压头流量计 1.7 流速、流量的测量 变截面流量计 1.7.1 变压头流量计
测速管 孔板流量计 文丘里流量计
1、测速管：又称皮托（Pitot）管
结构
测速原理
pA p u = + ρg ρg 2 g
p A − p = R ( ρ 0 − ρ )g
2 uA ρ = R ( ρ 0 − ρ )g 2
2 A
测vmax→平均速度→流量
105 106 107
Remax= ρumaxd/d/ µ Re max=ρv max µ
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1.7.1 变压头流量计
测速管加工及使用注意事项
l l l 测速管的尺寸不可过大，一般测速管直径不应超过管道直径的 1/50。 测速管安装时，必须保证安装点位于充分发展流段，一般测量点的 上、下游最好各有 50d 以上的直管段作为稳定段。 测速管管口截面要严格垂直于流动方向。
u A•
p
uຫໍສະໝຸດ Baidu =
2 gR( ρ 0 − ρ ) ρ
R
------点速度
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1.7.1 变压头流量计
Re=ρud/µ
0.9 0.8 u u
vu max 0.7 max
0.6 0.5 102 103 104
1 0 R 2
p2
孔板流量计
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1.7.1 变压头流量计
3．文丘里（Venturi）流量计
收缩段锥角通常取15∼25°， 扩大段锥角要取得小些，一般为5∼7°
V = u0 A0 = C 0 A0
2 gR( ρ 0 − ρ ) ρ
1 u1
1
10
102
103 环 隙 雷 诺 数 R e0
104
105
图
转 子 流 量 计 的 流 量 系 数 CR
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转子流量计安装、使用中注意事项
v读数常需换算： 使用 时 被 测流 体 物性 （ ρ 、 µ ） 与 标 定用流 体 不同（ 20°C 水或20°C、1atm的空气），则流量计刻度必须加以换算：
=Vf ρ f g
1
重力
1
再在 0-0 面、1-1 面间列伯努利方程： ρ 2 ( p1 − p0 )Af = ρg(z0 − z1 )Af + (u0 − u12 )Af 2
u1
ρ 2 u 0 − u12 A f = V f (ρ f − ρ )g 2
(
)
u0 A0 = u1 A1
2 A0 ρ 2 A f = V f (ρ f − ρ )g u0 1 − 2 A1
1.7.1 变压头流量计 使用注意事项： 安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段， 上游长度至少应为10d1，下游为5d1
p1
优点：构造简单，制造和安装都很方便 缺点：机械能损失（称之为永久损失） 大， 当d0/d1=0.2时，永久损失约为测得 压差的90%， 常用的d0/d1=0.5情形下，永久损失 也有75%。
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1.7.2 变截面流量计 转子流量计 v结构 v测量原理
-------变截面，恒压头
微锥形玻璃管， 锥角约为4°左右 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。
u
•
测速管的优点： A 结构简单、阻力小、使用方便， 尤其适用于测量气体管道内的流速。 缺点： 不能直接测出平均速度， 且压差计读数小，常须放大才能读得准确。
R
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变压头流量计 1.7 流速、流量的测量 变截面流量计
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解：
1.7.1 变压头流量计
V=(π/4)×0.042×0.62[2g×0.456× (13600-1100)/1100] 0.5 =0.00785m3/s u入=0.00785/[(π/4)×0.12]=1m/s u出=1×(0.1/0.07) 2=2.04m/s Σhf =(0.02×2/0.1+0.5)×12/2g+(0.02×30/0.07+4×0.75+6+ 0.17+8)×2.042/2g =5.51m He=5.51+(20-1.5)+0.5×104/1100+2.042/2g =28.77m N=28.77×0.00785×1100/(102×0.6) =4.084kw
1.7.1 变压头流量计
u0 = 1 − ( A0 A1 ) CD
2
2( p1 − p 2 ) ρ
= C0
= C0
2( p1 − p 2 ) ρ
2 gR ( ρ 0 − ρ ) ρ
孔流系数
V = u0 A0 = C 0 A0
影响孔流系数C0的因素：
2 gR( ρ 0 − ρ ) ρ
A0/A1、雷诺数Re1=du1ρ/µ、取压位置、孔口的形状、加工精度。 需由实验测定。
例题: 500C的空气流经直径为 300mm的管道,管中心放置毕 托管测量流量,已知压差计读 数为15mmH2O,测量点压强为 400mmH2O(表压),试求:管道 中空气的质量流量(Kg/s)?
u A•
p
uA =
2 gR( ρ 0 − ρ ) ρ
R
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1.7.1 变压头流量计
u0 A0 =
1 1 1 − 2 2 A2 A1
2( p1 − p2 ) ρ
p1 p2
用 A0 代替 A2， 再考虑到机械能损失
u0 A0 =
CD 1 1 − 2 2 A0 A1
2( p1 − p2 ) ρ
1 0 R
2
孔板流量计
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