化工基础流体压力和流量的测量演示文稿

1、化工基础流体压力和流量的测量演示文稿1第一页，共十八页。2优选化工基础流体压力和流量的测量第二页，共十八页。复 习 根据_定律，对定态流动的流体进行物料衡算，得到流体流动的_方程:m1 = m2 或qm1 = qm2 根据_定律，对定态流动的流体进行能量衡算，得到流体流动的_方程:HfHe 1、理想流体在导管中作定态流动时，导管任一截面的总能量或总压头为一常数。 2、能量在不同形式间可以相互转化，当某一形式的压头的数值因条件而发生变化时，相应地引起其他压头的数值的变化。* 伯努利方程的物理意义质量守恒连续性能量守恒柏努利第三页，共十八页。教学目的：重 点：3.3 流体压力和流量的测量使学生了解

2、测量流体压力和流量的仪表，掌握各种流量测量仪表的工作原理，熟悉各种流量计的工作范围。U型管压力计、孔板流量计和转子流量计的工作原理难 点：孔板流量计计算公式的推导第四页，共十八页。（1）U型管压强计p1p2iZ1Z2RA BZ所选指示剂与所测流体不互溶，且i当测量系统某一点的压强时,U型管压强计一端连通大气,一端接测压点,测得的是表压或真空度.Note:管内盛有与测量流体互不相溶的、密度为i的指示液，U型管的两侧分别联结到被测系统的两点，随测量的压力差不同，U型管中指示液显示不同的高度差 结构：根据流体静力学方程：若被测流体是气体,通常得： 1、流体压力的测量第五页，共十八页。例 如附图所示，

3、水在管道中流动。为测得A-A、B-B截面的压力差，在管路上方安装一U形压差计，指示液为水银。已知压差计的读数R150mm，试计算A-A、B-B截面的压力差。已知水与水银的密度分别为1000kg/m3和13600 kg/m3。 解：图中，1-1面与2-2面间为静止、连续的同种流体，且处于同一水平面，因此为等压面，即又第六页，共十八页。所以 整理得 由此可见， U形压差计所测压差的大小只与被测流体及指示剂的密度、读数R有关，而与U形压差计放置的位置无关 第七页，共十八页。（2）倒置U型管压力计p1p2R以被测液体作为指示液，液体的上方充满空气，空气的进出可通过顶端的旋塞来调节。第八页，共十八页。（

4、3）微差压力计两种密度不同且不互溶而有明显界面的指示液NOTE: 两种指示液的密度相差越小,测量的灵敏度越高. 在U形微差压计两侧臂的上端装有扩张室，其直径与U形管直径之比大于10。当测压管中两指示剂分配位置改变时，扩展容器内指示剂的可维持在同水平面。压差计内装有密度分别为 1 和 2 的两种指示剂。 微压差p 存在时，两扩大室液面高差很小以致可忽略不计，但U型管内却可得到一个较大的 R 读数。 第九页，共十八页。弹簧管压力表压力表结构图1.表壳 2.弹簧管 3.指针 4.机芯 5.连杆 6.刻度盘 7.接头第十页，共十八页。（1）孔板流量计2、流体流量的测量如图所示，在管道内与流动垂直的方向

5、插入一片中央开圆孔的板，孔的中心位于管道的中心线上，孔板前后管壁上有测压孔，用以连接压力计即构成孔板流量计。 第十一页，共十八页。工作原理：根据流体动力学原理（柏努利方程），流体通过孔口时，因截面积骤然缩小，流体流速随之增大；因流体动压头增大，其静压头骤然缩小。利用U型管压强计测出孔板前后的压强差。 为了建立管内流量与孔板前后压力变化的定量关系，取孔板上游尚未收缩的流动截面为11 ，下游截面宜放在缩脉处，以便测得最大压差读数，在孔板后取截面22 ，在11 和22 两截面之间列机械能衡算方程，并暂时略去能量损失，可得u0uR第十二页，共十八页。因为是水平管道，所以Z1=Z2，化简得：对不可压缩性

6、流体，根据连续性方程，可得：将上式代入3-27式（3-27）第十三页，共十八页。 对于实际流体而言，由于流动阻力引起得压头损失，孔板处突然收缩造成的扰动，以及板与导管间装配可能有误差，将这些影响归纳为一个校正系数c0，对所测的流速加以校正，得： C0称为孔板流量系数，其值由试验或经验关系确定。一般情况下为0.610.63.若液柱压力计读数为R，指示液密度为i，则孔板流量计制造简单，安装与更换方便，其主要缺点是流体的能量损失大，S2/S1越小，能量损失越大 第十四页，共十八页。(2). 文丘里流量计 为减少流体节流造成的能量损失，可用一段渐缩渐扩的短管代替孔板，这就构成了文丘里（Venturi）

7、流量计。 第十五页，共十八页。 如图所示，当流体在渐缩渐扩段内流动时，流速变化平缓，涡流较少，于喉颈处（即最小流通截面处）流体的动能达最高。此后，在渐扩的过程中，流体的速度又平缓降低，相应的流体压力逐渐恢复。如此过程避免了涡流的形成，从而大大降低了能量的损失 cv值与众多因素有关，当孔径与管径之比在（1/2) （1/3)的范围内时，其值为0.98 1。NOTE: 压头损失减少到只有读数的10%或更少.第十六页，共十八页。(3). 转子流量计 它系由一个截面自下而上逐渐扩大的锥形垂直玻璃管和一个能够旋转自如的金属或其它材质的转子所构成。被测流体由底端进入，由顶端流出. 第十七页，共十八页。 当流体自下而上流过垂直的锥形管时，转子受到两个力的作用：一是垂直向上的推动力，它等于流体流经转子与锥管间的环形截面所产生的压力差；另一是垂直向下的净重力，它等于转子所受的重力减去流体对转子的浮力。当流量加大使压力差大于转子的净重力时，转子就上升。当压力差与转子的净重力相等时，转子处于平衡状态，即停留在一定位置上。在玻璃管外表面上刻有读数，根据转子的停留位置