流速和流量的测定

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1.7 流速和流量的测定 1.7.1 毕托管
(1)毕托管的测速原理 (2)毕托管的安装 1.7.2孔板流量计
(1)孔板流量计的测量原理
孔板:与管轴成45℃角,锐孔(千万不能倒转方向安装)
缩脉:2-2截面,u 最大,p 最低。

因此流体流经孔口前后产生一定
v ,,p q p ∆↑∆↑,利用测p ∆方法测流量。

先略去
f
h
∑(以后校正),在1-1,2-2截面间列柏努利方程
22
1
21222u u ρρ+=+p p 222222
12212122
2222
(1)(1)222u u u u u A u A ρ--==-=-p p
2u =
① 缩脉在何处?22?,?A u ==,很难准确确定。

孔口面积A 。

是已知的,希望用0A 取代2A ,0u 取代2u (0
20
2
A u u A =) ② 设角接法(取压口开在法兰前后),径接法(上游取压口距孔板l d =,下游取压口距孔板下游
1
2
l d =
处)测出虚拟压强差为 A B ()i Rg ρρ-=-p p ,用此取代12-p p
③ 有阻力损失f h
考虑上述①、②、③点后,列入一校正系数c ,并令0
1
A m A =
0u =
=

0c =
0u c =
v 000q u A c A == (1-119

从以上推导过程可知,0c 与下列因素有关:
① 0c 与f h 有关,即与1d Re du ρ
μ
=有关(1u 不是0u ,而是流股未收缩时管道1-1面处的平均速度。


② 0c 与0
1
A m A =
有关 ③ 0c 与取压法有关(角接法称标准孔板)
0d (Re ,c f m =取压法,)
,其关系由试验测定,如图1-54所示。

在测量范围,0c 为常数与Re d 无关即与v q
无关为好,此时v q ∝1-54查出0c (此时0c 只
取决与m )代入式(1-119)求v q
若0c 与v q 即与d Re 有关,怎么办?试差法求v q 。

(2)孔板流量计的安装和阻力损失
① 安装:上游(15~40)d 、下游5d 的直管距离,为什么?
② 阻力损失f h (由流体流径孔口边界层分离形成大量漩涡造成的)
220f 0()2i u Rg h c ρρζζρ-== f 0.8,0.4h ζ≈=
f 000,,,,,h R A m u c R ∝↓↓↑↓↑,读数准确,但f h ↑;000,,,,A m u c R ↑↑↓↑↓,读数不易准确,
但f h ↓。

选用孔板的中心问题是选择适当面积比m ,兼顾适宜读数和f h 。

(3)文丘里流量计 渐缩渐扩管(文丘里管)代替阻力大的孔板,仍用式(1-119)计算v q ,但用v c 代替0c ,v 0.98~0.99c =,
f 0.1h =,f h ↓↓。

例1-10
以上几种流量计均是恒截面变压差(变阻力)流量计。

变阻力式流量计是人为设置一阻力构件(如孔板),造成局部阻力(压降),利用能量守恒原理及连续性方程关联此压降与流速及至流量的关系。

1.7.3转子流量计
(1)转子流量计的结构原理
浮力
f 21f ()V
g z z A g ρρ=-
1
2f f f 220112120
101()22p p A V g
u p u p gz gz A u u A ρρρ⎧
⎪-=⎪⎪⎪
++=++⎨⎪⎪=⎪⎪⎩
12f f 2
20
112010
1()()22f p p A V g u p u p A u u A ρρρρ⎧
⎪-=-⎪
⎪+
=+⎨⎪⎪=⎪⎩
0u C =v 00q u A =
R c =
C ——考虑转子形状不同的影响
0R Re du c f ρ
μ
==
(转子形状,环隙)
,如图1-58所示。

注意:因为一般转子流量计在测量范围R c 为常数,同一流量计在测量某种流体时f f f ,,V A ρ及ρ为常数,v q 随环隙面积0A 而定,而0A 仅随转子停留高度有一一对应关系。

根据这
一原理,可在玻璃管刻上刻度,每一刻度标上它所对应的流
量值,这样在测量流量时即可根据转子停留高度直接读出流体的流量值。

读数时时看转子最大横截面所处的刻度(为什么?看何处?)。

(2)转子流量计的特点——恒压差、变截面
书上讲恒压差、恒流速、对否?
v q 不同,12f f f ()p p A V g ρ-=,因f f f ,,,A V g ρ一定,12p p -在不同流量时一定,恒压差成立。


v q ↑,转子停留位置上升,2A ↑(倒锥形玻璃管),0u ↑(恒0u 不成立,但0u 变化较小),到新平衡时截面变!
2
f 2
u h ζ=≈常数(故适用于流量变化较宽的场合)。

(3)转子流量计的刻度换算
和孔板流量计不同,转子流量计在出厂前,不是提供流量系数R c 用公式求v q ,而是直接用20℃的水(测量液体的转子流量计)或20℃、1atm 的空气(测量气体的转子流量计)进行标定,将流量值刻于玻璃管上。

当被测流体与上述条件不符时,应作刻度换算。

一般在测量范围R c 为常数,且同一转子f f f ,,V A ρ为定值,在同一刻度下0A 相同,仅流体ρ变引起同一刻度下流量变,故:
v,B v,A
q q =
式中:下标A ——标定流体(20℃的水或20℃、1atm 的空气) B ——其他流体 质量流量 m v q q ρ=
,故
m,B m,A
q q =
思考:转子f f ,V A 不变,f ρ变如何换算? (4)转子流量计的安装:应严格保持垂直。

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