1.7 流量测量

1.7.1 (1) 结构
测速管（毕托管 Pitot ） 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
3) 适用条件
大直径管路，流体含固体杂质时不宜采用。
4）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：
◇ 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。

1.7.2
1) 结构
孔板流量计

(1) 结构及特点
孔板：测量元件； 缩脉：孔板后1/3-2/3d 处。
p1
2 2 u1 p2 u 2 2 2
u u
2 0
2 1

2( p1 p0 )

u u
2 0
2 1
C1
2( p1 p0 )

2 u0 u 2 C1C2 1
2( pa pb )

又
A u1 A0u0 1
u0
C1C2
2 pa pb / 1 A0 / A 1
这道题还要做

1.7.3
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)
流量测定 类似孔板流量计： V , s CV A0 q 2 g ( p1 p0 )

(3) 安装要求
稳定段长度：上游50d，下游10d。
(4) 主要优缺点
优点：永久阻力损失小(实测压差Δp1-3的10%)；
(2) 测量原理
原理：转子在流体中受力平衡
对控制体(含转子的圆柱体)作力衡算：
z2
2Leabharlann Baidu
z1
转子受力分析
1
( f )V f g Af ( p1 p2 )
1
qV ,s CR AR
2 p1 p2

2
2 gVf ( f ) Af
联立12，qV , s CR AR
1
d1S1u1
0
2
d0S0u0
0
d2S2u2
2
1
压差计两种取压方 式： 缩脉取压：孔板 前1d 孔板后0.5d处。 角接取压：孔板 前后，并尽量靠近 孔板。 工业上，常用角接 取压。 2) 特点：节流式流量 计 (恒截面，变压差)
R

孔板流量计
(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：
缺点：造价较高，本身尺寸较长。
(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。
1.7.4
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。
转子流量计动画
涡轮流量计动画
湿式气体流量计动画
A B
pA
R
ur 2
pB
2
毕托管构造原理示意图
因此，ur
2p AB


2( ) gR

使用时需校正： r CP u
2( ) gR

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
(4) 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。

(5) 流量计的校正 刻度标准(厂家)：液体20℃、水； 气体 20℃、101325 Pa的空气。条件变化时，对 其校正
(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)。
2
u 0 C0
2 pa pb / 2 pa pb /
qV , s A0u 0 C0 A0
pa pb A gR qV , s C0 A0 2 gR A /
(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； 缺点：永久阻力损失大（实测压差的75%）。


用效率为75%的离心泵将蓄水池中20℃的水送到 敞口高位槽中，管路为￠57mm×3.5mm的光滑钢 管，直管长度与所有局部阻力（包括孔板）当量 长度之和为85m。采用孔板流量计测量水的流量， 孔板直径d0=20mm，孔流系数C0=0.6.从水池到孔 板前测压点截面A的管长（含所有局部阻力当量 长度）为35m。U管中指示液为汞。20℃水的密 度ρ=998.2kg/m3，黏度μ=1.0×10-3pa.s。摩擦系数 可近似用下式计算λ=0.3164/Re0.25。当水的流量为 8.50m3/h时，试求 （1）泵的轴功率 （2）A截面U管压差计的读数R （3）孔板流量计的U管压差计读数R
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
2) 安装
a）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），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； d）测量气体时：压力变化不超过15%；要求气体流速>5m/s； e）压差较小时：可配合微差压差计使用。
第1章 流体流动
1.7 流量测量
● 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
u p2 u gz1 We gz2 h f 2 2
2 1
2 2
1u1 A1 2u2 A2
孔板流量计——大流量，有腐蚀，有毒，高温，高压，悬浮液
转子流量计——小流量，清液
毕托管测速计——清洁液体
孔板流量计——上游和下游必须有（15~50d)和5d的直管段 转子流量计——垂直安装，安装旁路以便于检修 毕托管测速计——上、下游各有50d以上的直管 管口界面垂直于流动方向，否则会造成偏差 毕托管径应小于管径的1/50
校正系数： R f ( Re , 转子形式） C
当Re 104时，CR 0.98
qV ,s AR ,由刻度直接读流量 .
(3) 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。