第四讲：毕托管测速仪

水力分析与计算主讲人：肖婷婷毕托管测流速仪提出问题什么是毕托管？如何运用它来进行测流速实验？毕托管测流速仪

在近代水力学的发展史上，有许多成就突出的学者对水力学做出了卓越的贡献，其中亨利·毕托就是其中一位，这一时期的水力学由于理论指导不足，大多依靠实验来得出相应的结论，在应用上有一定的局限性，但这丝毫不会影响学者们对用实验推求理论的研究热情。

1730年，法国工程师亨利·毕托发明了用来测量点流速的一种差动压力计，后经200多年来各方面的改进，目前已有几十种型式。

毕托管又称皮托管，是实验室内量测时均点流速常用的仪器，广泛应用于量测渠道和管道小水流流速。下面介绍一种工程上常用的毕托管仪器。一、毕托管简介恒定总流能量方程几何意义的图示表示毕托管有有一个插入管道的杆状测量元件，该元件插入方向垂直于流体流向，在该测量杆的前后各有几个孔，两根独立的管子将这些孔连接到压差传感器，通过膜片分开的两个独立的压力腔室，流体中轻微的压差可以被精确的量测，各测压孔分布在整个管道横截面上，以确保测量具有代表性，如果流体剖面有很强的干扰，建议旋转90度安装第二个毕托管。二、毕托管原理及计算方法恒定总流能量方程几何意义的图示表示毕如果流体不流动，探头之前和之后的压力基本一致，只要流体开始流动，就会在探头前面产生额外的冲击压力，也被称为“动态”压力。与此相反的是，探头后面只测量与流量不相关的静态压力，由此，在传感器压力腔室检测到不同压力值：与流体流向相反的较高压力和毕托管后面的恒压。该压差直接测量流速，从而得出管道中流体质量和体积。流速越高，动态压力越高，测量的压差越大。毕托管能够记录两个流向的流量，这意味着可在任何时候进行平衡测量，如燃气管道网络中。恒定总流能量方程几何意义的图示表示二、毕托管原理及计算方法根据恒定总流能量方程，毕托管内压差传感器，迎流体流向检测到的是流体的总水头z+p/r+V2/2g；逆流体流向只感应到流体的压力，只检测其测压管水头（就是相应于势能的那部分水头）z+p/r，压差传感器两侧的压差就是该处的流速水头V2/2g，通过流速，可以用来测量流体质量和体积。恒定总流能量方程几何意义的图示表示二、毕托管原理及计算方法在科研、生产、教学、环境保护以及净化室、矿井通风、能源管理部门，常用皮托管测量管道风速、炉窑烟道内的气流速度，经过换算来确定流量，也可测量管道内的水流速度。用毕托管测速和确定流量，有可靠的理论根据，使用方便、准确，是一种经典的广泛的测量方法。此外，它还可用来测量流体的压力。恒定总流能量方程几何意义的图示表示三、毕托管应用恒定总流能量方程几何意义的图示表示要正确选择测量点断面，确保测点在气流流动平稳的直管段。为此，测量断面离来流方向的弯头、变径异形管等局部构件要大于4倍管道直径。离下游方向的局部弯头、变径结构应大于2倍管道直径。测量时应当将全压孔对准气流方向，以指向杆指示。测量点插入孔应避免漏风，可防止该断面上气流干扰。用毕托管只能测得管道断面上某一点的流速，由于断面流量分布不均匀，因此该断面上应多测几点，以求取平均值。使用前测试一下畅通性。小静压孔经常检查，勿使杂质堵塞小孔，使用后及时清洁内外管，以保证长期良好状态。标准毕托管检定周期为五年。四、毕托管测量方法五、毕托管优缺点能测得流体总压和静压之差的复合测压管。结构简单，使用、制造方便，价格便宜，只要精心制造并严格标定和适当修改，在一定的速度范围之内，它可以达到较高的测速精度。优点用毕托管测流速时，仪器本身对流场会产生扰动，这是使用这种方法测流速的一个缺点。缺点小结一、毕托管又称皮托管，是恒定总流能量方程的实际运用，是实验室内量测时均点流速常用的仪器。二、毕托管的测量原理是利用插入流体中测量元件形成压差，从而测得流体的流速、质量和体积。三、毕托管广泛应用在科研、生产、教学、环境保护等领域中。四、