流速与流量的测量

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。 度直接读取流量数值。
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图1-45 转子流量计
二、流量方程 转子受力平衡 0
ρf
Af
0′
( p1 − p 0 ) A f = ρ f V f g （1-85） ）
( p1 − p0 ) = Vf g
CR相同，同刻度时 相同，
VS 2 = VS 1
ρ1 ( ρ f − ρ 2 ) ρ 2 ( ρ f − ρ1 )
（1-93） ）
式中： 式中： 1——标定流体； 标定流体； 标定流体 2——被测流体。 被测流体。 被测流体 气体转子流量计
VS 2 ≈ VS 1
ρ1 ρ2
（1-94） ）
三、安装及优缺点 (1）永远垂直安装，且下进、上出， ）永远垂直安装，且下进、上出， 安装支路，以便于检修。 安装支路，以便于检修。 （2）读数方便，流动阻力很小，测 ）读数方便，流动阻力很小， 量范围宽，测量精度较高； 量范围宽，测量精度较高； （3）玻璃管不能经受高温和高压， ）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。 在安装使用过程中玻璃容易破碎。
三、安装 （1）测量点位于均匀流段，上、下游各有 ）测量点位于均匀流段， 50d直管距离； 直管距离； 直管距离 （2）皮托管管口截面严格垂直于流动方向； ）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 。 ，
1.6.2 孔板流量计
ρ
1-67） （1-67）
讨论： 讨论：
（1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布 ）皮托管测量流体的点速度， 曲线； 曲线； （2）流量的求取： ）流量的求取： 由速度分布曲线积分
VS = udA
∫
测管中心最大流速， 测管中心最大流速，由 u /uuumax ~ Remax 求平 max ~ max 均流速，再计算流量。 均流速，再计算流量。
（1-90） ）
2V f ( ρ f − ρ ) g
u0 =
1 1 − ( A0 A1 )
2
ρA f
= CR
ρA f
CR——流量系数 流量系数 体积流量
（1-91） ）
Vs = C R AR
2( ρ f − ρ )V f g
ρA f
（1-92） ）
讨论： 讨论：
（1）特点： ）特点： 恒压差、 恒流速、 变截面——截面式流量计 截面式流量计。 恒压差 、 恒流速 、 变截面 截面式流量计 （2）刻度换算 ） 标定流体： ℃ 标定流体： 20℃水（ρ＝1000kg/m3 ） 20℃、101.3kPa下空气（ρ ＝1.2kg/m3） ℃ 下空气（ 下空气
一、结构与原理
图1-42 孔板流量计
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二、流量方程 截面和2-2′截面间列柏努利方程， 截面间列柏努利方程， 在1-1′截面和 截面和 截面间列柏努利方程 暂不计能量损失
p1
1 2 p2 1 2 + u1 = + u2 ρ 2 ρ 2
（1-68） ）
变形得
u −u p1 − p2 = 2 ρ
2 0 2 1
2 ∆p
ρ
（1-71） ）
由连续性方程
A0 u1 = uHale Waihona Puke Baidu0 A1
C A0 2 1− ( ) A1 2∆p
（1-72） ）
u0 =
ρ
（1-73） ）
令
C C0 = A0 2 1− ( ) A1
（1-74） ）
则
u0 = C0
2∆p
（1-75） ）
ρ
u0 = C0
体积流量
2 Rg ( ρ 0 − ρ )
ρ
2
2 (u 0 − u12 )
Vf ρ g
流体的浮力 将（1-88）代入（1-85）得： ）代入（ ）
动能差 升力) (升力)
（1-88） ）
V f (ρ f − ρ)g = Af
ρ
2
2 (u 0 − u12 )
（1-89） ）
由连续性方程
A0 u1 = u0 A1
2V f ( ρ f − ρ ) g
图1-44 文丘里流量计
属差压式流量计； 属差压式流量计； 能量损失小，造价高。 能量损失小，造价高。
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VS = CV A0
2 Rg ( ρ 0 − ρ )
ρ
（1-84） ）
CV——流量系数（0.98～0.99） 流量系数（ 流量系数 ～ ） A0——喉管处截面积 喉管处截面积
2 2 2 1
（1-69） ）
u −u =
2 2 2 1
2 ∆p
ρ
（1-70） ）
问题： 问题：
（1）实际有能量损失； 实际有能量损失； （2）缩脉处 2未知。 ）缩脉处A 未知。
解决方法：用孔口速度u 替代缩脉处速度u 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。
u −u = C
End
图1-42 孔板流量计
图1-42 孔板流量计
图1-42 孔板流量计
图1-42 孔板流量计
（1-76） ）
ρ
2 Rg ( ρ0 − ρ )
VS = u0 A0 = C0 A0
ρ
（1-77） ）
质量流量
mS = C0 A0 2 Rg ρ ( ρ0 − ρ )
C0——流量系数（孔流系数） 流量系数（ 流量系数 孔流系数） A0——孔面积 孔面积
（1-78） ）
讨论： 讨论：
（1）特点： ）特点：
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
测速管（ 1.6.1 测速管（皮托管）
一、测速管（皮托管）的结构 测速管（皮托管）
测速管（皮托管） 图1-41 测速管（皮托管）的结构
二、测速管（皮托管）原理 测速管（皮托管） 内管A处 内管 处:
d 1 ρu1
µ
（1-80） ）
当Red >Re临界时，
A0 C0 = f ( ) A1
（1-81） ）
一般 C0=0.6~0.7
(3) 测量范围
VS ∝ R
（1-82） ） （1-83） ）
R ∝ VS
2
孔板流量计的测量范围受U形压差计量程决定。 孔板流量计的测量范围受 形压差计量程决定。 形压差计量程决定
1
1′
在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程 1′和 0′截面间列柏努利方程
p1
2 p0 u0 u 12 + + z1 g = + + z0 g ρ 2 ρ 2
（1-86） ）
p1 − p 0 = ( z 0 − z1 ) ρg +
ρ
2
2 (u 0 − u12 )
（1-87） ）
( p1 − p 0 ) A f = A f ( z 0 − z1 ) ρg + A f
pA 1 .2 = + u ρ ρ 2 p
（1-63） ）
外管B处 外管B处:
∆p
pB
ρ
=
p
ρ
（1-64） ）
1 .2 p 1 .2 = − =( + u )− = u ρ ρ ρ ρ 2 ρ 2 pA pB p
（1-65） ）
点速度： 点速度：
u=
.
2∆p
ρ
（1-66） ）
即
u=
.
2 Rg ( ρ0 − ρ )
恒截面、变压差 恒截面、变压差——差压式流量计 差压式流量计
（2）流量系数 0 ）流量系数C 对于取压方式、结构尺寸、 对于取压方式、结构尺寸、加工状况均 已规定的标准孔板
A0 C 0 = f (Re d , ) A1
（1-79） ）
Red是以管道的内径 1计算的雷诺数 是以管道的内径d
Re d =
C0
Re 临界值
A0 A1
Re d
图1-43 孔板流量计 C0与Re、A0 /A1 的关系曲线
三、安装及优缺点 （1）安装在稳定流段，上游 >10d，下游 ）安装在稳定流段，上游l ， l >5d； ； （2）结构简单，制造与安装方便 ； ）结构简单， （3）能量损失较大 。 ）
1.6.3 文丘里（Venturi）流量计 文丘里（ ）