注册化工工程师第23讲

1、3.1.6流量(流速)测量根据流体流动时各种机械能相互转换关系而设计的流量计或流速计有如下两种类型。1 .变压差(定截面)流量计测速管(皮托管)、孔板流量计、喷嘴和文丘里流量计等均属变压差流量计。其中，除测速管测 量点速度以外，其余三种测得的均是管截面上的平均速度。(1)流量通式对这类流量计，若采用 U形管液柱压差计读数 R表示压力差，则流速或流量通式可写作(2)流量系数上面诸式中的C称为流量系数。测速管、文丘里与喷嘴流量计的C都接近于1;而孔板流量计的C在0.60.7之间为宜，对于角接取压法的G可由有关图查取。(3)变压差流量计的特点测速管可测量管截面上的速度分布，适用气体大直径管道中气体的

2、局部速度测量。文丘里、喷嘴流量计的能量损失很小，适宜于真空管路系统流量的测量；孔板流量计的U形管压差计读数R对流量变化反应灵敏，但其缺点是流体流经孔板前后能量损失较大，该损失称永久损失。2 .变截面(恒压差)流量计一转子流量计转子流量计读取流量方便，直观性好，能量损失小，测量范围宽，可用于腐蚀性流体的测量，但不能用于高温高压的场合，且安装的垂直度要求较高。(1)转子流量计的流量公式转子流量计的流量公式为(2)转子流量计刻度的校正转子流量计的刻度与被测流体的密度有关。当被测流体密度不同于标定介质密度时，需对原刻度加以校正。若两种情况下流量系数 G相等，并忽略黏度差别的影响，则同一刻度下，两种液体

3、的流量11页【例1】用的钢管输送60 c的热水（其饱和蒸汽压为19.92 kPa、密度为管路中装一标准孔板流量计，孔用U形管汞柱压差计测压力差（角接取压法），流量系数孔板上游压力为101.33 kPa（表压）。试计算:(1)U形管压差计的最大量程(2)允许的最大流量，m3/h当地大气压力为 101.33 kPa 。解：该题为流量计的操作型计算 oU形管压差计的最大量程由 孔 板 上 游 压 力下 游 最 低 压 力来确定。为保证液体的连续定态流动，孔板下游最低压强不得低于操作条件下水的饱和蒸汽压，现取极限值许的最大流量则按计算(1)U形管的最大量程(2)允许的最大流量孔板流量计是工业上应用较广

4、泛的一种流量计。在输送较高温度液体时，要防止液体过量汽化造成流动的不连续性。关键是限制喉径处的最低压力不得低于操作条件下液体的饱和蒸气压。【例2】某转子流量计，出厂时用标准状况下的空气进行标定，其刻度范围为2050 m3/h，试计算：(1)用该流量计测定20c的CO流量，其体积流量范围为若干？(2)现欲将的测量上限保持在50 m3/h应对转子作何简单加工？当地的大气压力为 101.3 kPa 。解解对气体转子流量计，当气体密度不同于标定空气密度时，对流量计的刻度应予校正。测量的流量范围测量条件下,气体的密度为同理可求得其测量上限为42.03 m 3/h ,所以流量范围为16.8142.03 m

5、 3/h(2)对转子的加工方法根据式3.1-31 ,即12页即削小转子上边缘，使上端面积 A减小到保证为原来的1.19倍，即可满足上限要求，同时下限也基本保持20 m3/h从上面计算可看出，在同一流量计刻度下，当被测气体密度大于标定气体密度时，其实际体积流量小于刻度值；反之，若气体密度小于标定气体密度（如常压下NH3气），实际体积流量大于刻度值。欲改变流量计的量程可对转子进行加工或改换转子材质（改变Pf）。3.1.7流体通过颗粒床层的流动大量固体颗粒堆积在一起便形成颗粒床层。静止的颗粒床层又称为固定床。流体通过床层的流动 有两种情况：其一是流体从下向上通过床层流动，如固定床反应器和流化床；另一

6、种是流体从上向下 通过床层流动，如过滤操作中滤液通过饼层的流动。后者留在 3.4节中复习。1 .颗粒床层的特性对流体通过床层流动产生重要影响的床层特性有如下几项。（1）床层的空隙率床层中颗粒之间的空隙体积与整个床层体积之比称为空隙率（或称空隙度），以£表示。从提高 设备生产能力，减小压降角度考虑，希望床层£增大。床层的空隙率可通过实验测定。一般非均匀、非球形颗粒的乱堆床层的空隙率大致在0.470.7之间。均匀的球体最松排列时的空隙率为0.48 ,最紧密排列时的空隙率为 0.260 。（2）床层的自由截面积床层截面上未被颗粒占据的流体可以自由通过的面积，称为床层的自由截面积。

7、小颗粒乱堆床层可认为是各向同性的。各向同性床层的重要特性之一是其自由截面积与床层截面积之比在数值上与床层空隙率相等。(3)床层的比表面积床层的比表面积是指单位体积床层中具有的颗粒表面积(即颗粒与流体接触的表面积)。如果忽对于空隙率为£的床层，床层的比表面积a b(m2/m3)与颗粒物料略床层中颗粒间相互重叠的接触面积, 的比表面积a具有如下关系：从提高传质速率或反应速度考虑,a b值愈大愈有利。17页(4)床层通道的当量直径床层的当量直径可由床层空隙率e和颗粒的比表面积计算，即(5)床层中颗粒的密度单位体积内粒子的质量称为密度，其单位为kg/m3。若粒子的体积不包括颗粒之间空隙，则称

8、为粒子的真密度，用p s表示；若粒子所有体积包括颗粒之间空隙，即以床层体积计算密度，则称为堆 积密度或表观密度，用p b表示。设计颗粒贮存设备时，应以堆积密度为准。2 .流体通过固定床流动的压力降1）床层的简化模型固定床层中颗粒间孔隙形成可供流体流动的细小、曲折、互相交联的复杂通道。流体通过床层的流动阻力基本上为黏性摩擦阻力，而且流动多为爬流（滞流）。为解决流体通过床层流动的压力降计算问题，将床层中不规则的通道假设成长度为L,当量直径为de的一组平行细管，并且假定：床层的空隙容积即细管的全部流动空间；颗粒床层的全部表面积即 细管的内表面积。流体通过平行细管流动的可用哈根一泊谡叶方程描述，即2)模型参数的实验测定模型的有效性需通过实验检验。欧根在较宽的流化床雷诺数Re范围内进行实验，获得如下关联