2.4 流速与流量的测定.ppt

1、回忆上节内容,流体阻力的大小与流体本身的物理性质、流动状况、壁面的形状等因素有关。,直管阻力,式中 ： le 当量长度,式中 ： -局部阻力系数,1）当量长度法,2）局部阻力系数法,查数据表, 以机械能衡算方程为基础的测定方法，应用公式：,2.4 流速和流量测定, 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。,1. 测速管（毕托管 Pitot ）: 测管路中流体的点流速 (1) 结构 同心套管、压差计 。,(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

2、能) =静压能+动能,CP：校正系数，一般取0.981.00 (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 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： 湍流：,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 5 m/s；,e）压差较小时： 可配合微差压差计使用。,3) 适用条件 大直径管路，流体含固体杂质时不宜采用。,2) 安装,4）毕

3、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。,2. 孔板流量计 (1) 结构及特点 1) 结构 孔板：测量元件； 缩脉：孔板后1/32/3 d 处。,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),(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：,或,考虑阻力损失，并以孔口流速u0代替缩脉处速度u2，则有：,又, 流量系数或孔流系数,

4、式中：,直径比,(3) 安装要求 1) 稳定段长度：上游1540d，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%）。,说明：当被测流体为气体时,气体膨胀系数，是压力比、绝热指数级直径比的函数，可查表得到。,问题：怎样求流体流量？,试差法,步骤：,例题：以孔板流量计测量某气体的流量。已知气体温度为400，表压力为1.962 MPa，管内径为190 mm，孔板内径为130 mm。在此条件下气体的密度为6.82 kg/m3，粘度为23.7510-6PaS，孔板前后的压差为58.86 K

5、Pa，试求气体的质量流量（设气体的膨胀系数=1）,d0/d1=0.13/0.19=0.68,假设C0在定值区域内，用d0/d1值由图中查的C0=0.68,而：,校核Re及C0,解：,查表的C0=0.68，与假设一致，故假设正确。,3. 文丘里流量计 (1) 结构及特点 1) 结构,2) 特点 节流式流量计 (恒截面，变压差),(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p1-3的10%)； 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 C

6、0； 3) 可绘制校正曲线，直接查取压差-流量关系。,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。,从转子的悬浮高度直接读取流量数值。,它由一个截面积自下而上逐渐扩大的锥形玻璃管构成。,列1-1及2-2间的机械能衡算方程：,(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：,转子体积,流体流动方向,转子流量计的流量系数,(3) 流量计的校正 1) 刻度标准(厂家)：液体 20、 水； 气体 20、101325 Pa的空气。,2) 条件变化时，校正方法： * 测不同种类流体时，

7、a）校正密度 同一刻度下，,S2：环隙截面积,b）实验，重新标定刻度-流量曲线(常用方法） * 量程不符时， 改变转子f、Vf、Sf,3) 转子流量计的量程,4) 阻力损失,(5) 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。,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。,(4) 安装,1) 优点 阻力损失小，测量范围宽， 流量计前后不需稳定管段。,(6) 转子流量计的优缺点,2) 缺点 不耐高压 (小于0.5

8、MPa)， 管道直径有限 (小于50mm)。,5. 堰,结构 堰板- 具有不同形状的缺口,(2) 用途：用于测定明渠中流体的流量。,（3）流量,对长方形堰口：,式中：b 堰顶宽度，m； H 堰口高度，m,对三角形堰口：,柏努利方程应用中有关截面选在内侧、外侧对方程中各项数值的影响,1,1,2,2,U1, P1, Z1,U1, P1, Z1,U2, P2, Z2,U2, P2, Z2,u,一、各截面上流速的选择 u1=0; u2=0 依据：大截面处流速为零 u1=u; u2=u 二、各截面上高度Z的取值 Z1=Z1；Z2=Z2,三、关于阻力损失的取值,四、各截面上压力的取值,管进口内、外侧压力不相等,在1-1至1-1之间列方程,静压能的减少用来克服入口阻力损失及转换为动压能！,管出口内、外侧压力相等,在2-2至2-2之间列方程,动压能的减少刚好用来克服出口阻力损失！,习题： 如附图所示，常温水由一敞口储罐用泵送入塔内，水的流量为20m3/h，塔内压力为196 KPa（表压）。泵的吸入管长度为5m，管径为1084，泵出口到塔进口之间的管长为20 m，管径为573.5。塔进口前的截止阀半开。求此管路系统输送水所需的外加机械能，取相对粗糙度/d=0.001。,