第六节流体测量

第六节流体测量第1页，共25页，2023年，2月20日，星期三1测速管（皮托管）测定管中流体的点速度两根同心套管。内管前端敞开，外管前端封死，前端外壁壁面开有若干测压小孔内外管末端分别与液柱压差计的一个接口相连测量时将测速管内管口正对管中流体流动方向，固定在管路中一、结构第2页，共25页，2023年，2月20日，星期三1测速管（皮托管）二、原理内管A处外管B处点速度：第3页，共25页，2023年，2月20日，星期三即讨论：(1)测量流体的点速度，可测速度分布曲线；(2)流量的求取：

由速度分布曲线积分

测管中心最大流速，由关系图1-38查求平均流速，再计算流量。1测速管（皮托管）第4页，共25页，2023年，2月20日，星期三三、安装（1）安装时，必须保证安装点位于充分发展流段，（必须保证测量点位于均匀流段），上、下游各有50d以上的直管段作为稳定段；（2）测速管管口截面严格垂直于流动方向；（3）测速管尺寸不可过大，一般测速管直径不应超过管道直径的1/50。（4）测气体时，》，1测速管（皮托管）四.测速管的优缺点：结构简单、阻力小、使用方便，尤其适用于测量气体管道内的流速。不能直接测出平均流速，且压差计读数小，常须放大才能读得准确。第5页，共25页，2023年，2月20日，星期三2孔板流量计

一、结构与原理

第6页，共25页，2023年，2月20日，星期三在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程：

变形得

二、流量方程问题：（1）实际有能量损失；

（2）缩脉处A2未知。2孔板流量计

第7页，共25页，2023年，2月20日，星期三解决方法：用孔口速度u0替代缩脉处速度u2，引入校正系数CD:由连续性方程令

2孔板流量计

第8页，共25页，2023年，2月20日，星期三体积流量质量流量则C0——流量系数（孔流系数）A0——孔面积。2孔板流量计

第9页，共25页，2023年，2月20日，星期三讨论：（1）特点：不变，流量大小由流体通过收缩口的压力降来表示。

恒截面、变压头——变压头流量计（2）流量系数C0对于取压方式、结构尺寸、加工状况均已规定的标准孔板

Re是以管道的内径d1计算的雷诺数2孔板流量计

第10页，共25页，2023年，2月20日，星期三当Re>Re临界时，(3)测量范围，常数，一方面，流量的少许变化，会导致R较大变化，这使孔板流量计具有较大的灵敏度和准确度。另一方面，允许测量范围缩小了，孔板流量计的测量范围受U形压差计量程决定。不适合测量流量范围太宽的场合。Re临界值2孔板流量计

当C0为常数，一般C0=0.6~0.7第11页，共25页，2023年，2月20日，星期三（1）安装在稳定流段，上、下游各有一段直管段作为稳定段，上游l>10d，下游l>5d；（2）结构简单，制造与安装方便；（3）能量损失较大，永久压降。三、安装及优缺点≈0.8读数R是以机械能损耗为代价取得的，孔口面积越小，孔口流速uo越大,读数R越大，机械能损耗越大。选择孔板流量计的关键问题：要小，满足R读数方便（R不能太小），同时不能过小，否则

过大第12页，共25页，2023年，2月20日，星期三3文丘里流量计

属变压头流量计；能量损失小，造价高。一、结构与特点CV——流量系数（0.98～0.99）A0——喉管处截面积二、流量方程式≈0.1第13页，共25页，2023年，2月20日，星期三4转子流量计

一、结构与原理从转子的悬浮高度直接读取流量二、流量方程转子受力平衡：净重力＝重力-浮力第14页，共25页，2023年，2月20日，星期三在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程

0′1′10流体的浮力

动能差

4转子流量计第15页，共25页，2023年，2月20日，星期三由连续性方程

CR——转子流量系数

体积流量4转子流量计第16页，共25页，2023年，2月20日，星期三（1）特点：

恒压差、恒阻力、恒流速、变截面（2）刻度换算标定流体：20℃水（＝1000kg/m3）20℃、101.3kPa下空气（＝1.2kg/m3）CR相同,同刻度时1——标定流体2——被测流体对气体转子流量计4转子流量计第17页，共25页，2023年，2月20日，星期三三、安装及优缺点

（1）永远垂直安装，且下进、上出，安装支路，以便于检修。（2）读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高，流量计前后无须保留稳定段；（3）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。4转子流量计第18页，共25页，2023年，2月20日，星期三管路阻力对管内流动的影响一、简单管路

对只有单一管线的简单管路，如下图所示。设各管段的管径相同，高位槽内液面维持恒定，液体作稳定流动.此管路的阻力损失由三部分组成：hf1-A、hfA-B、hfB-2，其中hfA-B是阀门的局部阻力。设初始阀门全开，各点的压强分别为

p1、pA、pB及p2，A、B、2各点位高相等，即ZA=ZB=Z2，又因管径相同，各管段内的流速u也相等。

现将阀门由全开转为半开，上述各处的流动参数将发生如下的变化：

第19页，共25页，2023年，2月20日，星期三阀门关小，阀门的阻力系数ξ增大，hfA-B增大，管内各处的流速u随之减小。

考察管段1--A之间，流速u降低，使直管阻力hf1-A变小，因A点高度未变，从柏努利方程可知压强pA会升高。

考察管段B--2之间，流速降低使hfB-2变小，同理，pB会降低。

由此可引出如下结论：

（1）任何局部阻力系数的增加将使管内各处的流速下降；

（2）下游阻力增大将使上游压强上升；

（3）上游阻力增大将使下游压强下降。

管路阻力对管内流动的影响第20页，共25页，2023年，2月20日，星期三二、分支管路考察流体由一条总管分流至两支管的分支管路的情况，在阀门全开时各处的流动参数如上图所示。

现将某一支管的阀门（例如阀A）关小，ξA增大，则

1．在截面0--0与2--2之间，hf0-2增大，u2下降，

Z0不变，而p0上升；

2、在截面0--0与3--3之间，p0的上升使u3增加；

3、在截面1--1与0--0之间，由于p0的上升使u0下降。

由此可知，关小某支管阀门，使该支管流量下降，与之平行的其它支管内流量则上升，但总的流量还是减少了。

管路阻力对管内流动的影响第21页，共25页，2023年，2月20日，星期三上述为一般情况，但须注意下列两种极端情况：

（1）总管阻力可以忽略，以支管阻力为主：

此时u0很小，故hf1-0约等于零，（p1+ρgZ1）约等于（p0+ρgZ0），即p0接近为一常数，关小阀A仅使该支管的流量发生变化，而对支管B的流量几乎没有影响。显然，城市供水、煤气管线的铺设应尽可能属于这种情况。

（2）总管阻力为主，支管阻力可以忽略：

此时p0与p2、p3相近，总管中的总流量将不因支管情况而变。阀A的启闭不影响总流量仅改变了各支管间的流量分配。显然，这是城市供水管路不希望出现的情况。管路阻力对管内流动的影响第22页，共25页，2023年，2月20日，星期三1.水在管内流动，保持雷诺数不变，温度升高，质量流速

。2.等径直管内充满了水，Pa＝300Kpa，Pb＝260Kpa（表压），大气压101Kpa，

水密度1000Kg/m3,两截面高度差5m，则水()

A由a向b流

B由b向a流

C静止

D不能确定aabbA20B4C8D103.某稳定操作的分支管路，B点压头27m，C点压头19m，支路AC压头损失12m，BC支路AB压头损失为（）m。A第23页，共25页，2023年，2月20日，星期三（17分）水平供水管路，内径100mm，总长l(包括所有局部阻力的当量长度，下同)，两端安装U型管压差计，读数R=250mm，指示液密度13600kg/m3，水密度1000kg/m3，求：(1)供水管路的总压头损失。(

3.15mH2O

)(2)