流速和流量的测定

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 =

=

令

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。但

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。