《化工原理》流速及流量测量

（2）缩脉处A2未知。
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。
u02 u12 C
2p
由连续性方程
u1
u0
A0 A1
C
2p
u0 1 ( A0 )2
A1
令
C C0 1 ( A0 )2
A1
则
2p
u0 C0
u0 C0
2Rg(0 )
体积流量
qv u0 A0 C0 A0
p1
u12 2
z1 g
p0
u02 2
z0g
p1
p0
(z0
z1 )g
2
(u02
u12 )
0′ 1′
( p1
p0 )Af
Af (z0
z1 )g
Af
2
(u02
u12 )
Vf g 流体的浮力
动能差
Vf (f
)g
Af
2
(u02
u12 )
由连续性方程
u1
u0
A0 A1
1
u0 1 A0 A1 2
Nf/Ne=168.3/496=0.34=34%
（3）流率增加1.8倍时，qm’＝1.8 qm＝1.8×1.52
=2.74kgs－1
此时AB段的阻力损失为：
h' f
l d
u'Baidu Nhomakorabea 2
p
0.022
30 0.033
(1.8 2.043)2 2
6 10 4 870
135 .2 69
204 .2J kg 1
三、皮托管的精度
u C 2Rg(0 )
校正系数C：0.98-1.0
1.7.2 孔板流量计
一、结构与原理
二、流量方程
在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂不计
能量损失
p1
1 2
u12
p2
1 2
u22
变形得
u22 u12 p1 p2
2
u22 u12
2p
问题：（1）实际有能量损失；
CR相同, 同刻度时
qv2 1(f 2 ) qv1 2 (f 1)
1.7.3 文丘里（Venturi）流量计
属差压式流量计； 能量损失小。
qv CV A0
2Rg(0 )
CV——流量系数（0.98～0.99） A0——喉管处截面积 缺点： • 加工精度高，制造费用高； • 占据管道位置较长。
【例1-15】在图示的管路系统中，有一直径为 Ф38×2.5mm、长为30m的水平直管段AB，在其 中间装有孔径为16.4mm的标准孔板流量计来测量 流量，孔流系数Co为0.63，流体流经孔板的永久 压降为 6×104Pa，AB段摩擦系数λ取为0.022，试 计算：（1）流体流经AB段的压强差；（2）若泵 的轴功率为800W，效率为62％，求AB管段所消
1.7 流速与流量的测量
1.7.1 测速管 1.7.2 孔板流量计 1.7.3 文丘里流量计 1.7.4 转子流量计
1.7 流速与流量的测量
1.7.1 测速管（皮托管）
一、结构 二、原理 内管A处
pA p 1 u2
2
外管B处
pB p
p pA pB ( p 1 u2 ) p 1 u2
Red
du1
当Re >Re临界时，
C0
f(
A0 ) A1
一般 C0=0.6~0.7
C0
Re临界值
A0 A1
(3) 测量范围
qv R
R qv2
Red
孔板流量计的测量范围受U形压差计量程决定。
三、安装及优缺点
（1）安装在稳定流段，上游 l >10d，下游l >5d； （2）结构简单，制造与安装方便 ； （3）能量损失较大 。
2 2
点速度： u 2p
即
u 2Rg(0 )
讨论：
（1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布 曲线；
（2）流量的求取*：
由速度分布曲线积分 qv udA
测管中心最大流速，由 u umax ~ Remax求平
均流速，再计算流量。 三、安装
（1）测量点位于均匀流段，上、下游各有50d直管距离； （2）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 。
2Vf (f )g Af
CR
2Vf (f )g Af
CR—流量系数 （Re数与转子形状有关）
体积流量 讨论：
qv CR A0
2(f )Vf g Af
（1）特点：
恒压差、恒流速（CR为常数时，环隙速度）、变 截面——截面式流量计。 （2）刻度换算
标定流体：20℃水（＝1000kg/m3 ） 20℃、101.3kPa下空气（ ＝1.2kg/m3）
耗的功率为泵的有效功率的百分率。已知：操作 条件下流体的密度为870kgm-3，U形管中的指示 液为汞，其密度为13600 kgm-3。 若输送流量提高到原流量的1.8倍，用计算结果说 明该泵是否仍能满足要求？ （设摩擦阻力系数λ 和流经孔板流量计的永久压降不变。）
孔口流速 u0 Co
2gRo 0.63
故AB段所消耗的功率
Nf=qm’h’f=2.74×204.2=559.5W
由于 Nf>Ne，所以此泵不能满足要求。
1.7.4 转子流量计
一、结构与原理
变截面流量计，从转子 的悬浮高度直接读取流 量数值。
二、流量方程 0
转子受力平衡
( p1 p0 ) Af fVf g
1
在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程
29.81 0.613600 870 8.27m s1
870
管内流速 u= u0 (d0/d)2=8.27× (16.4/33)2 =2.043ms－1 管内质量流量 qm=2.043×[(π/4) ×0.0332] ×870
=1.52kgs－1
(1) 在A和B截面列伯努利方程：
zAg
pA
u
2 A
2Rg(0 )
质量流量
qm C0 A0 2Rg(0 )
C0——流量系数（孔流系数） A0——孔面积。
讨论：
（1）特点：
恒截面、变压差——差压式流量计
（2）流量系数C0
对于取压方式（安装位置）、加工状况
（阻力损失相关）均已规定的标准孔板
C0
f (Red ,
A0 ) A1
Re是以管道的内径d计算的雷诺数
2
zBg
pB
u
2 B
2
hf
阻力损失
hf
l
d
u2 2
p
0.022 30 0.033
2.043 2 2
6 10 4 870
41.7 69 110 .7J kg 1
ZA＝ZB，uA=uB
流体流经AB段的压强差 pA pB = ρ∑hf =
870×110.7 = 96309Pa
(2) 泵的有效功率为 Ne=800×0.62=496W AB段所消耗的功率 Nf=qm∑hf=1.52×110.7=168.3W AB管段所消耗的功率为泵的有效功率的百分率为