化工原理第一章第六节

1、2021-12-19第第第第第第一一一一一一章章章章章章 流体流动流体流动流体流动流体流动流体流动流体流动一、测速管一、测速管二、孔板流量计二、孔板流量计三三、转子流量计、转子流量计四、湿式气体流量计四、湿式气体流量计第第第第第第六六六六六六节节节节节节 流速和流量的测量流速和流量的测量流速和流量的测量流速和流量的测量流速和流量的测量流速和流量的测量2021-12-19流量计变压头流量计变截面流量计 将流体的动压头的变化以静压头的变化的形式表示出来。一般，读数指示由压强差换算而来。如：测速管、孔板流量计和文丘里流量计 流体通过流量计时的压力降是固定的，流体流量变化时流道的截面积发生变化，以保持

2、不同流速下通过流量计的压强降相同。如：转子流量计 2021-12-19 一、测速管一、测速管一、测速管一、测速管一、测速管一、测速管 1、测速管（皮托管）的结构、测速管（皮托管）的结构2021-12-192、测速管的工作原理、测速管的工作原理 对于某水平管路，测速管的内管A点测得的是管口所在位置的局部流体动压头与静压头之和，称为冲压头 。gpguhAA22B点测得为静压头gphBB冲压头与静压头之差gugpphhBABA222021-12-19 压差计的指示数R代表A，B两处的压强之差。 若所测流体的密度为，U型管压差计内充有密度为0的指示液，读数为R。ggRgu022)(20gRu测速管测定

3、管内流体的基本原理和换算公式 实际使用时)(20gRcuc=0.981.00 2021-12-19由此可知，测速管实际测得的是流体在管截面某处的由此可知，测速管实际测得的是流体在管截面某处的点速度点速度，因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。若要获得因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。若要获得流量，可对速度分布曲线进行积分。也可以利用皮托管测量流量，可对速度分布曲线进行积分。也可以利用皮托管测量管中心的最大流速管中心的最大流速 ，利用图，利用图1-381-38所示的关系查取最大所示的关系查取最大速度与平均速度的关系速度与平均速度的关系 ，求出管速，求出管速图1-38 u/umax

4、 与Re的关系maxuumaxu2021-12-193、使用皮托管的注意事项、使用皮托管的注意事项 1）测速管所测的速度是管路内某一点的线速度，它可以用于测定流道截面的速度分布。 2）一般使用测速管测定管中心的速度，然后可根据截面上速度分布规律换算平均速度。 3）测速管应放置于流体均匀流段，且其管口截面严格垂直于流动方向，一般测量点的上，下游最好均有50倍直径长的直管距离，至少应有812倍直径长的直管段。 4）测速管安装于管路中，装置头部和垂直引出部分都将对管道内流体的流动产生影响，从而造成测量误差。因此，除选好测点位置，尽量减少对流动的干扰外，一般应选取皮托管的直径小于管径的1/50。 20

5、21-12-19二、二、二、二、二、二、孔板流量计孔板流量计孔板流量计孔板流量计孔板流量计孔板流量计1、孔板流量计的结构、孔板流量计的结构2021-12-192021-12-192、孔板流量计的工作原理、孔板流量计的工作原理 流体流到孔口时，流股截面收缩，通过孔口后，流股还继续收缩，到一定距离（约等于管径的1/3至2/3倍）达到最小，然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面，流股截面最小处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉。因此，当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量越大，所产生的压强差越大。因此，利用测量压强差的方法就可测量流体流量。 在1-1和2-2间列柏努利方程，略去阻力

6、损失 22222211upup2021-12-19002211uAuAuA21222212221122AAuuupp212122211ppAAu由此可得，流体的质量流量方程式为：2121222221ppAAAuAqm2021-12-19 根据连续性方程， 对于不可压缩性流体得 将上式代入上式，整理后得1001AAuu pAqm2041C其中21402221ppCAuAqm 由于上式未考虑能量损失，实际上流体流经孔板的能量损失不能忽略不计；另外，缩脉位置不定，A2未知，但孔口面积A0已知，为便于使用可用孔口速度u0替代缩脉处速度u2；同时两测压孔的位置也不一定在1-1和2-2截面上，所以引入一校

7、正系数C来校正上述各因素的影响，令d0/D,面积比A0/A1=(d0/D)2=2则上式变为：2021-12-192021-12-193、孔板流量计的优缺点、孔板流量计的优缺点优点：构造简单，安装方便 缺点：流体通过孔板流量计的阻力损失很大20RgChf 孔板的缩口愈小，孔口速度愈大，读数就愈大，阻力损失愈大。所以，选择孔板流量计A0/A1的值，往往是设计该流量计的核心问题。 流量计所测得的流量范围最好落在为定值的区域里，使流体流量改变而不改变。常用的值为0.60.7。2021-12-192021-12-19文丘里流量计文丘里流量计文丘里流量计文丘里流量计文丘里流量计文丘里流量计管道中的流量为

8、AvsgRACV20。的值一般为99. 098. 0vC优点：阻力损失小，大多数用于低压气体输送中的测量 缺点：加工精度要求较高，造价较高，并且在安装时流量计本身占据较长的管长位置。2021-12-192021-12-19三、转子流量计三、转子流量计三、转子流量计三、转子流量计三、转子流量计三、转子流量计1、转子流量计的结构及工作原理、转子流量计的结构及工作原理 2、流量公式、流量公式 假设在一定的流量条件下，转子处于平衡状态，截面2-2和截面1-1的静压强分别为p2和p1,若忽略转子旋转的切向力gVAppfff21gAVppfff21212PPACqRRv2021-12-19CR为转子流量计

9、的流量系数，AR为环隙面积fffRRvAgVACq2 流量与环隙面积有关，在圆锥形筒与浮子的尺寸固定时，AR决定于浮子在筒内的位置，因此，转子流量一般都以转子的位置来指示流量，而将刻度标于筒壁上。 转子流量计在出厂时一般是根据20的水或20、0.1MPa下的空气进行实际标定的，并将流量值刻在玻璃管上。 使用时若流体的条件与标定条件不符时，应实验标定或进行刻度换算。 2021-12-19122112ffvvqq 下标1代表标定流体（水或空气）的流量和密度值，下标2代表实际操作中所用流体的流量和密度值。2021-12-19（三）安装及优缺点（三）安装及优缺点 （1）永远垂直安装，且下进、上出，）永

10、远垂直安装，且下进、上出，安装支路，安装支路，以便于检修。以便于检修。（2）读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测）读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高；量精度较高； （3）玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过）玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃容易破碎。程中玻璃容易破碎。2021-12-19四、四、四、 湿式气体流量计湿式气体流量计湿式气体流量计 湿式气体流量计是一种用来测量气体体积的容积式流量计，构造如图（P54)： 流量计内装有一个能转动的转筒，并将一半转筒浸在水中。转筒分成几个室，操作时气体依次进入转筒的一个室，称为充气室。由于充气室内气体压力的推动，转筒按图

11、中箭头方向旋转。此时，充气室前方的排气室中有部分空间浸入水中而使气体排出。转筒旋转一周，从入口进来而从出口排出气体的体积等于转筒内部几个室的体积。 所读出的气体体积的数值是某一段时间内的累积值。要想知道流量，需要另外计时。 湿式气体流量计由于很难加快转筒的旋转速度，故只用于小流量气体的测量，常在实验中使用。 2021-12-19 （ ）1、流量增大时，流体流经转子流量计的阻力损失 。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 （ ）2、孔板流量计的孔流系数a，当Re数增大时，其值是 。 A、总在增大 B、总是减小 C、不定 D、先减小，当Re数增大到一定值时，保持为某定值 （ ）3、皮托管测定的流速是 。 A、点速度 B、平均速度 C、最大速度 （ ）4、