流速与流量的测定

q VB 即： = q VA
ρ A (ρ ρ B (ρ
f f
− ρB) − ρA)
b）实验，重新标定刻度-流量曲线(常用方法） * 量程不符时 量程不符时， 改变转子ρf、Vf、Sf
qV = C R s 2
3) 转子流量计的量程 4) 阻力损失
2 gV f ( ρ f − ρ ) sf ρ
qV max S 2,max = qV min S 2,min
(6) 转子流量计的优缺点 1) 优点 阻力损失小，测量范围宽， 流量计前后不需稳定管段。 2) 缺点 不耐高压 (小于0.5 MPa)， 管道直径有限 (小于50mm)。
b
1.6.5 堰
(1) 结构 堰板---- 具有不同形状的缺口 (2) 用途：用于测定明渠中流体的流量。 用途：
H α
三角形堰
4）毕托管的优点： ）毕托管的优点： ◇ 结构简单； ◇ 使用方便； ◇ 流体的机械能损失很少。 5）毕托管的局限性： ）毕托管的局限性： ◇ 测速管较多地用于测量气体流场中某点的速度； ◇ 测压孔易堵塞。
1.6.2 孔板流量计
(1) 结构及特点 1) 结构 孔板：测量元件； 孔板 缩脉：孔板后1/3～2/3 d 处。 ～ 缩脉
1
d1S1u1
0
2
d0S0u0
0
d2S2u2
2
1
R
Baidu Nhomakorabea
孔板流量计
压差计两种取压方式： 压差计两种取压方式： 缩脉取压：孔板前1d 孔板后0.5d处。 缩脉取压 角接取压：孔板前后，并尽量靠近孔板。 角接取压 工业上，常用角接取压。 2) 特点：节流式流量计 (恒截面，变压差) 特点： (2) 测量原理 在上图所示的1-1、2-2面间列机械能衡算方程： 若不考虑阻力损失，有：
2) 安装 a）管口截面： ）管口截面 严格垂直于流体的流动方向；
b）测量点选择： 在稳定流动段（直管段）， ）测量点选择 且前后直管各50d , 至少 8-12d； c）毕托管直径： 外径不超过管径的1/50； ）毕托管直径 d）测量气体时： 压力变化不超过15%； ）测量气体时 要求气体流速 > 5 m/s； e）压差较小时： 可配合微差压差计使用。 ）压差较小时： 3) 适用条件 大直径管路，流体含固体杂质时不宜采用。
列1-1及2-2间的机械能衡算方程：
2 u12 p2 u 2 z1 g + + = z2 g + + ρ 2 ρ 2
p1
1 2 2 p1 − p2 = ( z 2 − z1 ) ρg + ρ (u2 − u1 ) + ∑ R 2
S2 环隙面积 代入： u 1 = u2 = S1 玻璃管截面积 u2
(2) 测量原理 列1-1及2-2面间的机械能方程式：
p1
2 u12 p2 u 2 + = + + ∑ R1− 2 ρ 2 ρ 2
文丘里管，∆p f = 10%∆p
因此，∑ R1 − 2 = 0 . 1
代入： u 1 =
2
p1 − p 2
ρ
u2S2 S1
S2 2 ∆p 得： u 2 [1 − ( ) ] = 2(1 − 0.1) S1 ρ
（3）流量 ） 对长方形堰口： 对长方形堰口：
qV = 1.77(b − 0.2 H ) H
式中：b — 堰顶宽度，m； H — 堰口高度，m 对三角形堰口： 对三角形堰口：
1. 5
qV = 1.42(tan α ) H 2.5
Re > 10 4 时，阻力损失不随流量变化。
(4) 安装 1) 必须垂直安装（只能测垂直管中流量）； 2) 必须保证转子位于管中心； （转子上刻有斜槽） 3) 各种流量计在管路中的安装； 为便于检修，各种流量计均应有旁路。 (5) 使用 1) 用于清洁或腐蚀性流体测量； 2) 玻璃管不耐高温、高压，易碎； 3) 开启时，应缓慢调节流量阀。
(3) 安装要求 稳定段长度：上游50d，下游10d。 (4) 主要优缺点 优点： 优点：永久阻力损失小(实测压差∆p1-3的10%)； 缺点：造价较高，本身尺寸较长。 缺点：
(5) 孔板流量计和文丘里流量计 1) 只能测平均流速，不能测速度分布； 2) 采用试差法求流量系数Cv 或 C0； 3) 可绘制校正曲线，直接查取压差-流量关系。
p1
2 2 u1 p2 u 2 + = + ρ 2 ρ 2
或
2 u2
−u 2 = 1
2( p1 − p 2 )
ρ
=
2 gR ( ρ 0 − ρ )
ρ
考虑阻力损失，并以孔口流速u0代替缩脉处速度u2，则有：
2 u0 2 − u1
=C
2 gR( ρ 0 − ρ )
ρ
又
S1u1 = S 0 u 0
孔口流速：u0 = C0
2∆p
ρ
d0 d1
d0 , 取压方式, 加工) d1
0.80 0.75 0.70 0.65 0.60 0.55 0.45 0.20 104 5 105 5
d0 工业标准孔板： < 0.5 d1
Re > 6 × 10 4 时，C0 = 0.60 ~ 0.65
Re =
d1u1 ρ
106
η
流量系数与Re之间的关系
(3) 安装要求 1) 稳定段长度：上游15~40d，下游5d处； 2) 不宜安装在要求阻力很小处(如泵入口)。 (4) 主要优缺点 优点：结构简单，制造、使用方便，造价低； 优点： 缺点： 缺点：永久阻力损失大（实测压差的75%）。
1.6.3 文丘里流量计
(1) 结构及特点 1) 结构
喉管 2) 特点 节流式流量计 (恒截面，变压差)
S0 u1 = u0 S1
2 gR( ρ ′ − ρ )
ρ

式中：
C0 =
C S 1− 0 S 1
— 流量系数或孔流系数
流量：qV = C0 S 0
孔流系数： C0 = f ( Re1 ,
2( ρ ′ − ρ ) gR
ρ
= C0 S 0
孔 流 系 数 C0
0.82 0.80 0.78 0.76 0.74 0.72 0.70 0.68 0.66 0.64 0.62 0.60 5
d2 S2 令： = β ，则 = β d1 S1
2
因此， u 2 =
0 . 95 1− β
2∆p
4
2∆p
ρ
2( ρ ′ − ρ ) gR
校正：u2 = CV
ρ
= CV
ρ
流量：qV = CV S 2
2 gR( ρ ′ − ρ )
ρ
d2 流量系数：CV = f ( Re 2 , ) d1
1.0
200’’×100’’
(1) 结构 同心套管、压差计 。
A
B
R
实际应用的毕托管示意图
(2) 测量原理 • 未放测速管时，截面各点均为静压能。 • 放入测速管后， 外管：开口平行于流向 pB——静压能； 内管：开口垂直于流向 pA——滞点压力。 滞点压力(冲压能) =静压能+动能
A B
pA
R
ur = + ρ ρ 2
pB
2
1.6.4 转子流量计
(1) 结构与特点 1）结构 锥形体（锥角约40）； 转子（密度大于流体密度）。 2) 特点： 变截面，恒压差。
(2) 测量原理 原理：转子在流体中受力平衡 原理 对控制体(含转子的圆柱体)作力衡算：
z2 2
z1 转子受力分析
1
V f ρ f g + (V − V f ) ρg = S f ( p1 − p2 )
毕托管构造原理示意图
因此，u r =
2∆p AB
ρ
=
2( ρ ′ − ρ ) gR
ρ
使用时需校正： r = CP u
2( ρ ′ − ρ ) gR
ρ
CP：校正系数，一般取0.98～1.00 (实测) 流量计标定：校正流量计的过程。 (3) 使用方法 1) 测量点速度 问题： 问题：如何测平均流速、流量、速度分布 平均流速：放于管中心处，测出 umax， 层流： u = 0.5u max 湍流： u = 0.8u max
Re > 10 4 时， qV ∝ S 2 ∝ h 2 ,由刻度直接读流量 .
(3) 流量计的校正 1) 刻度标准 刻度标准(厂家)：液体 20℃、 水； 气体 20℃、101325 Pa的空气。
2) 条件变化时，校正方法： 条件变化时，校正方法： * 测不同种类流体时， 测不同种类流体时， a）校正密度 同一刻度下，
1.6 流速和流量测定
● 流体的速度和流量测定是一个重要的测量参数； ● 测量用的方法和流量计的种类很多。 ● 以机械能衡算方程为基础的测定方法，应用公式：
p1
2 u12 p2 u2 + gz1 + + We = + gz 2 + +∑R ρ 2 ρ 2
ρ 1u1 s1 = ρ 2 u 2 s 2
1.6.1 测速管（毕托管 Pitot ） 测速管（
1 因此， u 2 = S2 2 1− ( ) S1 校正：u 2 = C R
2 gV f ( ρ f − ρ ) Sf ρ
2 gV f ( ρ f − ρ ) Sf ρ
校正系数：CR = f ( Re , 转子形式）
当Re > 10 4 时，C R = 0.98
流量： qV = C R S 2
2 gV f ( ρ f − ρ ) Sfρ
0.96
1'' 1'' × 2 2
4’’×2’’
0.92 0.88
0.84 0.80
103
2
5
104
2
5
105
2
5
106
2
5 107
文丘里流量计流量系数
Re > 10 5 时，CV 恒定，约为0.97 ~ 0.99
问题： 问题：未知流速，如何求Cv ? 试差法
设Re2足够大，查 CV → 流速 u计 → 按 u计，校核 Re2