化工原理课件
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p1
2
u1 2
2
po
uo 2
2
或写成
u o u1
2
2 ( p1 p o )
13
二、孔板流量计
引入校正系数 C1 ，校正因忽略能量损失带 来的偏差，即
u o u1 C 1
2 2
2 ( p1 p o )
14
二、孔板流量计
角 接 取 压法：通常 的做法是将 上、下游两 个测压口装 在紧靠着孔 板前后的位 置上。
10
二、孔板流量计
在管道里插入一片与管轴垂直并带有通常为 圆孔的金属板，孔的中心位于管道的中心线上， 如图1-32所示。这样构成的装置，称为孔板流量 计。孔板称为节流元件。
11
二、孔板流量计
缩脉
孔板
图1-32 孔板流量计
12
二、孔板流量计
设不可压缩流体在水平管内流动，取孔板上游 流体流动截面尚未收缩处为截面1-1′，下游截面 应取在缩脉处，以便测得最大的压强差读数，但由 于缩脉的位置及其截面积难以确定，故以孔板孔口 处为下游截面 o-o′。在截面1-1′与 o-o′间列伯 努利方程式，并暂时略去两截面间的能量损失，得
校正系数
流体的 平均密 度
20
二、孔板流量计
孔板流量计是一种容易制造的简单装置。 当流量有较大变化时，为了调整测量条件，调 换孔板亦很方便。它的主要缺点是流体经过孔 板后能量损失较大。孔板流量计的永久能量损 失可按下式估算
h f pa pb
1 1 .1 Ao
A1
21
二、孔板流量计
为了减少流体流经节流元件时的能量损失， 可以用一段渐缩、渐扩管代替孔板，这样构成 的流量计称为文丘里流量计或文氏流量计，如 图1-34所示。 文丘里流量计上游的测压口(截面a处)距管 径开始收缩处的距离至少应为二分之一管径， 下游测压口设在最小流通截面o处(称为文氏喉)。
23
三、文丘里流量计
文氏喉
图1-34 文丘里流量计
24
三、文丘里流量计
文丘里流量计的工作原理类似于孔板流量计， 因此，可得到与孔板流量计相同的公式，即
V s C V Ao 2( pa po )
流量系数，量纲为1, 其值可由实验测定或 从仪表手册中查得
25
三、文丘里流量计
文丘里流量计能量损失小，为其优点，但 各部分尺寸要求严格，需要精细加工，所以造 价也就比较高。
32
学 习 指 导
管路计算 简单管路的计算 并联与分支管路的计算 流速与流量的测量方法 流量计的结构 流量计的工作原理
33
孔板流量计安装位置的上、下游都要有一 段内径不变的直管，以保证流体通过孔板之前 的速度分布稳定。若孔板上游不远处装有弯头、 阀门等，流量计读数的精确性和重现性都会受 到影响。通常要求上游直管长度为50d1，下游直 管长度为10d1 。若 Ao/A1 较小，则这段长度可缩 短一些。
22
三、文丘里流量计
30
练 习 题 目
思考题 1.试述各种流量计的测量原理。
2.哪些属于变截面流量计，哪些属于变压差流
量计？ 作业题: 20 、21、29
31
学 习 指 导
本章重点掌握的内容
流体静力学基本方程式及其应用 连续性方程、伯努利方程及其应用 管路系统阻力的计算方法 管内摩擦阻力、局部阻力的计算 流体流动现象 Re及流动类型 流体在圆管内流动时的速度分布 边界层与边界层分离现象
26
四、转子流量计
转子流量计(rotary flowmeter)称为变截 面流量计，即压力差几乎保持不变，而收缩的 截面积随流量变化。
动画04
27
四、转子流量计
1-锥形玻璃管 2-转子 3-刻度
图1-35 转子流量计
28
四、转子流量计
当转子停留在某固定位置时，转子与玻璃 管之间的环形面积就是某固定值。此时流体流 经该环形截面的流量和压强差的关系与流体通 过孔板流量计小孔的情况类似，因此可仿照孔 板流量计的流量公式写出转子流量计的流量公 式，即
V s C R AR 2 gVf ( f ) Af
转子流量计的流量系 数，量纲为1，与Re 值及转子形状有关
29
四、转子流量计
转子流量计的刻度与被测流体的密度有关。 通常流量计在出厂之前，选用水和空气分别作 为标定流量计刻度的介质。当应用于测量其他 流体时，需要对原有的刻度加以校正。 转子流量计读取流量方便，能量损失很小， 测量范围也宽，能用于腐蚀性流体的测量。但 因流量计管壁大多为玻璃制品，故不能经受高 温和高压，在安装使用过程中也容易破碎，且 要求安装时必须保持垂直。
2
2( pa pb )
孔板小孔 截面积
管道截 面积
Co C 1C 2 1 ( A o A1 )
2
令
17
二、孔板流量计
则上式变为 体积流率为 质量流率
uo Co
2( pa pb )
2( pa pb )
V s Ao u o C o Ao
w s Ao u o C o Ao
h h A hB ur 2
2
于是测量点处局部流速为
ur 2h
6
一、测速管
若U管压差计内充密度为ρA的指示液，其读 数为R，则
h p / ( A ) gR /
因此可得
ur 2( A ) gR
7
一、测速管
由点速度获得管截面上的平均流速。
2 ( pa pb )
Co称为流量系数或孔流系数，其值与 Re、面积 比Ao/A1以及取压法有关，需由实验测定。
18
图1-33 流量系数与Re的关系 19
二、孔板流量计
在测量气体或蒸气的流量时，若孔板前、 后的压强差较大，当（ pa-pb ）/pa≥20%(p 是指 绝对压强)时，则
V s C o Ao k 2( pa pb ) m
图1-31测速管
4
一、测速管
测速管的内管测得的为管口所在位置的局部 流体动能与静压能之和，合称为冲压能，即
hA ur 2
2
p
测速管的外管前端壁面四周的测压孔口与管 道中流体的流动方向相平行，故测得的是流体的 静压能
hB p
5
一、测速管
U管压差计的读数反映的 是测量点处的冲压能与静压 能之差Δh，即
第1章 流体流动
1.7 流量测量
1
测速管
差压流量计
流量计分类
孔板流量计
文丘里流量计 截面流量计
转子流量计
2
一、测速管
测速管又称毕托(Pitot) 管。测速管测定的流速是管 道截面上某一点的局部值， 称为点速度。
动画02
图1-31 测速管
3
一、测速管
测动能和静 压能之和 1-静压管 2-冲压管 测静压能
8
一、测速管
测速管的测量准确度与其制造精度有关。 一般情况下，需引入一个校正系数C，即
ur C 2( A ) gR
对于标准的测速管， C=1;通常取 C=0.98～ 1.00。可见C 值很接近于1，故实际使用时常常 也可不进行校正。
9
一、测速管
测速管的优点是对流体的阻力较小，适用 于测量大直径管路中的气体流速。测速管不能 直接测出平均流速，且读数较小，常需配用微 差压差计。当流体中含有固体杂质时，会将测 压孔堵塞，故不宜采用测速管。
图1-32 孔板流量计
15
二、孔板流量计
引入校正系数C2 ，校正上、下游测压口的 位置影响。 整理可得
u o u 1 C 1C 2
2 2
2( pa pb )
16
Leabharlann Baidu、孔板流量计
Ao u1 u o A1
2 2 2
应用不可压缩流体的连续性方程
uo C 1C 2 1 ( A o A1 )
2
u1 2
2
po
uo 2
2
或写成
u o u1
2
2 ( p1 p o )
13
二、孔板流量计
引入校正系数 C1 ，校正因忽略能量损失带 来的偏差，即
u o u1 C 1
2 2
2 ( p1 p o )
14
二、孔板流量计
角 接 取 压法：通常 的做法是将 上、下游两 个测压口装 在紧靠着孔 板前后的位 置上。
10
二、孔板流量计
在管道里插入一片与管轴垂直并带有通常为 圆孔的金属板，孔的中心位于管道的中心线上， 如图1-32所示。这样构成的装置，称为孔板流量 计。孔板称为节流元件。
11
二、孔板流量计
缩脉
孔板
图1-32 孔板流量计
12
二、孔板流量计
设不可压缩流体在水平管内流动，取孔板上游 流体流动截面尚未收缩处为截面1-1′，下游截面 应取在缩脉处，以便测得最大的压强差读数，但由 于缩脉的位置及其截面积难以确定，故以孔板孔口 处为下游截面 o-o′。在截面1-1′与 o-o′间列伯 努利方程式，并暂时略去两截面间的能量损失，得
校正系数
流体的 平均密 度
20
二、孔板流量计
孔板流量计是一种容易制造的简单装置。 当流量有较大变化时，为了调整测量条件，调 换孔板亦很方便。它的主要缺点是流体经过孔 板后能量损失较大。孔板流量计的永久能量损 失可按下式估算
h f pa pb
1 1 .1 Ao
A1
21
二、孔板流量计
为了减少流体流经节流元件时的能量损失， 可以用一段渐缩、渐扩管代替孔板，这样构成 的流量计称为文丘里流量计或文氏流量计，如 图1-34所示。 文丘里流量计上游的测压口(截面a处)距管 径开始收缩处的距离至少应为二分之一管径， 下游测压口设在最小流通截面o处(称为文氏喉)。
23
三、文丘里流量计
文氏喉
图1-34 文丘里流量计
24
三、文丘里流量计
文丘里流量计的工作原理类似于孔板流量计， 因此，可得到与孔板流量计相同的公式，即
V s C V Ao 2( pa po )
流量系数，量纲为1, 其值可由实验测定或 从仪表手册中查得
25
三、文丘里流量计
文丘里流量计能量损失小，为其优点，但 各部分尺寸要求严格，需要精细加工，所以造 价也就比较高。
32
学 习 指 导
管路计算 简单管路的计算 并联与分支管路的计算 流速与流量的测量方法 流量计的结构 流量计的工作原理
33
孔板流量计安装位置的上、下游都要有一 段内径不变的直管，以保证流体通过孔板之前 的速度分布稳定。若孔板上游不远处装有弯头、 阀门等，流量计读数的精确性和重现性都会受 到影响。通常要求上游直管长度为50d1，下游直 管长度为10d1 。若 Ao/A1 较小，则这段长度可缩 短一些。
22
三、文丘里流量计
30
练 习 题 目
思考题 1.试述各种流量计的测量原理。
2.哪些属于变截面流量计，哪些属于变压差流
量计？ 作业题: 20 、21、29
31
学 习 指 导
本章重点掌握的内容
流体静力学基本方程式及其应用 连续性方程、伯努利方程及其应用 管路系统阻力的计算方法 管内摩擦阻力、局部阻力的计算 流体流动现象 Re及流动类型 流体在圆管内流动时的速度分布 边界层与边界层分离现象
26
四、转子流量计
转子流量计(rotary flowmeter)称为变截 面流量计，即压力差几乎保持不变，而收缩的 截面积随流量变化。
动画04
27
四、转子流量计
1-锥形玻璃管 2-转子 3-刻度
图1-35 转子流量计
28
四、转子流量计
当转子停留在某固定位置时，转子与玻璃 管之间的环形面积就是某固定值。此时流体流 经该环形截面的流量和压强差的关系与流体通 过孔板流量计小孔的情况类似，因此可仿照孔 板流量计的流量公式写出转子流量计的流量公 式，即
V s C R AR 2 gVf ( f ) Af
转子流量计的流量系 数，量纲为1，与Re 值及转子形状有关
29
四、转子流量计
转子流量计的刻度与被测流体的密度有关。 通常流量计在出厂之前，选用水和空气分别作 为标定流量计刻度的介质。当应用于测量其他 流体时，需要对原有的刻度加以校正。 转子流量计读取流量方便，能量损失很小， 测量范围也宽，能用于腐蚀性流体的测量。但 因流量计管壁大多为玻璃制品，故不能经受高 温和高压，在安装使用过程中也容易破碎，且 要求安装时必须保持垂直。
2
2( pa pb )
孔板小孔 截面积
管道截 面积
Co C 1C 2 1 ( A o A1 )
2
令
17
二、孔板流量计
则上式变为 体积流率为 质量流率
uo Co
2( pa pb )
2( pa pb )
V s Ao u o C o Ao
w s Ao u o C o Ao
h h A hB ur 2
2
于是测量点处局部流速为
ur 2h
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一、测速管
若U管压差计内充密度为ρA的指示液，其读 数为R，则
h p / ( A ) gR /
因此可得
ur 2( A ) gR
7
一、测速管
由点速度获得管截面上的平均流速。
2 ( pa pb )
Co称为流量系数或孔流系数，其值与 Re、面积 比Ao/A1以及取压法有关，需由实验测定。
18
图1-33 流量系数与Re的关系 19
二、孔板流量计
在测量气体或蒸气的流量时，若孔板前、 后的压强差较大，当（ pa-pb ）/pa≥20%(p 是指 绝对压强)时，则
V s C o Ao k 2( pa pb ) m
图1-31测速管
4
一、测速管
测速管的内管测得的为管口所在位置的局部 流体动能与静压能之和，合称为冲压能，即
hA ur 2
2
p
测速管的外管前端壁面四周的测压孔口与管 道中流体的流动方向相平行，故测得的是流体的 静压能
hB p
5
一、测速管
U管压差计的读数反映的 是测量点处的冲压能与静压 能之差Δh，即
第1章 流体流动
1.7 流量测量
1
测速管
差压流量计
流量计分类
孔板流量计
文丘里流量计 截面流量计
转子流量计
2
一、测速管
测速管又称毕托(Pitot) 管。测速管测定的流速是管 道截面上某一点的局部值， 称为点速度。
动画02
图1-31 测速管
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一、测速管
测动能和静 压能之和 1-静压管 2-冲压管 测静压能
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一、测速管
测速管的测量准确度与其制造精度有关。 一般情况下，需引入一个校正系数C，即
ur C 2( A ) gR
对于标准的测速管， C=1;通常取 C=0.98～ 1.00。可见C 值很接近于1，故实际使用时常常 也可不进行校正。
9
一、测速管
测速管的优点是对流体的阻力较小，适用 于测量大直径管路中的气体流速。测速管不能 直接测出平均流速，且读数较小，常需配用微 差压差计。当流体中含有固体杂质时，会将测 压孔堵塞，故不宜采用测速管。
图1-32 孔板流量计
15
二、孔板流量计
引入校正系数C2 ，校正上、下游测压口的 位置影响。 整理可得
u o u 1 C 1C 2
2 2
2( pa pb )
16
Leabharlann Baidu、孔板流量计
Ao u1 u o A1
2 2 2
应用不可压缩流体的连续性方程
uo C 1C 2 1 ( A o A1 )