化工原理 第一章第三节流体流动

化工原理第一章第三节流体流动2023/3/14第一页，共十六页，2022年，8月28日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，以保持不同流速下通过流量计的压强降相同。如：转子流量计

2023/3/14第二页，共十六页，2022年，8月28日

一、测速管

1、测速管（皮托管）的结构2023/3/14第三页，共十六页，2022年，8月28日2、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。B点测得为静压头冲压头与静压头之差2023/3/14第四页，共十六页，2022年，8月28日压差计的指示数R代表A，B两处的压强之差。若所测流体的密度为ρ，U型管压差计内充有密度为ρ’的指示液，读数为R。——测速管测定管内流体的基本原理和换算公式

实际使用时c=0.98~1.00

2023/3/14第五页，共十六页，2022年，8月28日3、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8~12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。2023/3/14第六页，共十六页，2022年，8月28日二、孔板流量计1、孔板流量计的结构R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2

孔板流量计2023/3/14第七页，共十六页，2022年，8月28日2、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，略去阻力损失

2023/3/14第八页，共十六页，2022年，8月28日CD：孔流系数。取决于截面比A0/A1,管内雷诺数Re1,孔口的形状及加工精度等。2023/3/14第九页，共十六页，2022年，8月28日与合并

用孔板前后压强的变化来计算孔板小孔流速u0的公式

U型管压差计读数为R，指示液的密度为ρA

2023/3/14第十页，共十六页，2022年，8月28日C0­---孔流系数，C0=f(

A0/A1,Re1

)

2023/3/14第十一页，共十六页，2022年，8月28日

当Re1超过某界限值时，C0不再随Re1而变，C0=const，此时流量就与压差计读数的平方根成正比，因此，在孔板的设计和使用中，希望Re1大于界限值。3、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。2023/3/14第十二页，共十六页，2022年，8月28日三、文丘里流量计管道中的流量为

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。2023/3/14第十三页，共十六页，2022年，8月28日四、转子流量计1、转子流量计的结构及工作原理

2、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2023/3/14第十四页，共十六页，2022年，8月28日CR为转子流量计的流量系数，AR为环隙面积

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。

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