毕托管的测速原理

毕托管的测速原理

简介:

毕托管又叫皮托管(空速管)，是实验室内量测时均点流速常用的仪器。这种仪器是1730年由享利•毕托(Henri Pitot)所首创，后经200多年来各方面的改进，目前已有几十种型式。下面介绍一种常用的毕托管，这种毕托管又称为普朗特(L. Pran dtl) 毕托管。

构造图

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普朗特毕托管的构造如图1(a)所示，由图可以看出这种毕托管是由两根空心细管组成。细管1为总压管，细管2为测压管。量测流速时使总压管下端出口方向正对水流流速方向，测压管下端出口方向与流速垂直。在两细管上端用橡皮管分别与压差计的两根玻璃管相连接。

图1(b)为用毕托管测流速的示意图。用毕托管量测水流流速时，必须首先将毕托管及橡皮管内的空气完全排出，然后将毕托管的下端放入水流中，并使总压管的进口正对测点处的流速方向。此时压差计的玻璃管中水面即出现高差△ h。如果所测点的流速较小，△h的值也较小。为了提高量测精度，可将压差计的玻璃管倾斜放置。

优点：能测得流体总压和静压之差的复合测压管。

结构简单，使用、制造方便，价格便宜，只要精心制造并严格标定和适当修改, 在一定的速度范围之内，它可以达到较高的测速精度

缺点：用毕托管测流速时，仪器本身对流场会产生扰动，这是使用这种方法测流速的一个缺点。

毕托管测速原理

1. 为什么流速越大压强越小

伯努利方程

理想正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时，运动方程(即欧拉方程)

沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因 D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体，方程为

p+ p gz+(1/2)* p v A2=常量，式中p、p、v分别为流体的压强、密度和速度；z为铅垂高度；g为重力加速度。上式各项分别表示单位体积流体的压力能p、重力势能p g z 和动能(1/2)* p v A2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守恒。但各流线之间总能量(即上式中的常量值)可能不同。对于气体，可忽略重力，方程简化为p+

(1/2)* p v A2 =常量(p0)，各项分别称为静压、动压和总压。显然，流动中速度增大，压强就减小；速度减小，压强就增大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力，就在于下翼面速度低而压强大，上翼面速度高而压强小，因而合力向上。据此方程，测量流体的总压、静压即可求得速度，成为皮托管测速的原理。在无旋流动中，也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到相同的结果但涵义不同，此时公式中的常量在全流场不变，表示各流线上流体有相同的总能量，方程适用于全流场任意两点之间。

在粘性流动中，粘性摩擦力消耗机械能而产生热，机械能不守恒，推广使用伯努利方程时，应加进机械能损失项。

2. 为什么压强越大沸点越高

液体发生沸腾时的温度。当液体沸腾时，在其内部所形成的气泡中的饱和蒸汽压必须与外界施予的压强相等，气泡才有可能长大并上升，所以，沸点也就是液体的饱和蒸汽压等于外界压强的温度。液体的沸点跟外部压强有关。当液体所受的压强增大时，它的沸点升高；压强减小时；沸点降低。例如，蒸汽锅炉里的蒸汽压强，约有几十个大气压，锅炉里的水的沸点可在200C以上。又如，在高

山上煮饭，水易沸腾，但饭不易熟。这是由于大气压随地势的升高而降低，水的沸点也随高度的升高而逐浙下降。（在海拔1900米处，大气压约为79800 帕（600 毫米汞柱），水的沸点是93.5 C）。

在相同的大气压下，液体不同沸点亦不相同。这是因为饱和汽压和液体种类有关。在一定的温度下，各种液体的饱和汽压亦一定。例如，乙醚在20C时饱

和气压为5865.2 帕（44 厘米汞柱）低于大气压，温度稍有升高，使乙醚的饱和汽压与大气压强相等，将乙醚加热到35C即可沸腾。液体中若含有杂质，则对液体的沸点亦有影响。液体中含有溶质后它的沸点要比纯净的液体高，这是由于存在溶质后，液体分子之间的引力增加了，液体不易汽化，饱和汽压也较小。要使饱和汽压与大气压相同，必须提高沸点。不同液体在同一外界压强下，沸点不同。沸点随压强而变化的关系可由克劳修斯

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丿—二

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毕托管/皮托管流量计原理示意图

毕托管流量计PL/S系列毕托管或皮托管(pitot tube) 流量计属差压式流量计的一种.差压式测量方法是流量或流速测量方法中使用最悠久和应用最广泛

的一种测量方法.它们的共同原理是伯努利定理，具有非常科学的理论基础，即通过测量流体流动过程中产生的差压来测量流速或流量.因此与其配套的显示仪表

通常为U型管压力计、差压变送器、手持式压力计等差压式仪表.我们提供的毕

托管按照国标JJG518-98制作,能测量管道中温度小于450摄氏度的各种气体或液体的流速和流量，以及全压、静压和动压等技术参数.出厂价850元/支

毕托管的构造很简单，由两根管子套装、焊接而成。內管端部开孔，用来测壘气流全压，称为全压孔，孔径为0・3D（D为外管直径）。外管在距端骯咙沿圆周均匀开8个小孔，孔径0.1D,这些孔用以测莹静压，故称为静压孔•

测堇时，使全压孔截面与气体流动方向垂直，静压孔与气流方向平行，前者测出全压腔，后者测出静压嗜，二者之差即为动压唏・

h动=11全_h^

测得h动后，根据流速与动压的关

系，即可求出气体的流速，

1・全压孔2•静压孔图8-15毕托管

从而进一步求出流量：

Q = oF 米；/秒•

式中3——管道中气初流速，米/秒;

F——管道截面积，米2。