第6节流量和流速的测量

第一章

流体流动一、测速管二、孔板流量计三、文丘里流量计四、转子流量计第六节

流速和流量的测量2024/5/71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

2024/5/72

一、测速管

1、测速管（皮托管）的结构AB2024/5/732、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2024/5/74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

2024/5/753、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。u/umaxReRemax1061051041031021070.90.80.70.60.51061051041031021072024/5/763）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。2024/5/77

a）管口截面：

严格垂直于流体的流动方向；b）测量点选择：在稳定流动段（直管段），且前后直管各50d

,至少8-12d；

c）毕托管直径：外径不超过管径的1/50；

d）测量气体时：压力变化不超过15%；要求气体流速>5m/s；

e）压差较小时：可配合微差压差计使用。5、适用条件

大直径管路；流体含固体杂质时不宜采用。4、安装2024/5/786、毕托管的优点：

结构简单；

使用方便；

流体的机械能损失很少。7、毕托管的局限性：

测速管只能得到流场中某点的速度；

测压孔易堵塞。2024/5/79二、孔板流量计1、孔板流量计的结构R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2

孔板流量计2024/5/7102、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0-0’间列柏努利方程，先略去阻力损失

2024/5/711CD：排出系数。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。考虑到流体在孔板流动时会有阻力损失，加一校正系数CD2024/5/712

用孔板前后压强的变化就可以计算孔板小孔流速u0

U型管压差计读数为R，指示液的密度为ρA

C0——孔流系数，C0=f(A0/A1,Re1)

2024/5/7132024/5/714

当Re1超过某界限值时，C0不再随Re1而变，即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，阻力损失愈大。所以，选择合适的孔板流量计A0/A1的值，是设计该流量计的核心问题。2024/5/715三、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。2024/5/716四、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先不考虑阻力损失，在1-1及2-2间列伯努利方程2024/5/717因为A1·u1=A2·u2考虑阻力损失以后，需要对u2进行校正2024/5/7183、流量计的校正

1)刻度标准(厂家)：液体20℃、水；气体20℃、101325Pa的空气。2)条件变化时，需要校正：

a)当流体的密度发生变化时，

当Re>104时，所以，由刻度就可以直接触读出流量2024/5/719b)当转子的密度也发生变化时，

1)优点

阻力损失小，测量范围宽，流量计前后不需稳定管段。4、转子流量计的优缺点2)缺点

不耐高压(小于0.5MPa)，管道直径有限(小于50mm)。2024/5/7206、使用

1)用于清洁或腐