流量测量多媒体教案

1、第1页,物位测量仪表直读式、浮力式 差压式（远距离测量、近距离测量）,压力测量仪表液柱式（U形压差计） 弹簧管式（实验室用的压力表、真空表） 膜片式,流量测量仪表速度式（水表、电表） 容积式（湿式气体流量计） 差压式、截面式,第2页,主要内容： 1.7.1 测速管（皮托管） 1.7.2 孔板流量计 1.7.3 转子流量计 1.7.4 例题,第3页,（1）结构 系由两根弯成直角 的同心套管组成，内管壁无孔，套管端部环隙封闭，外管靠近端点的壁面处沿圆周开有若干测压小孔。,1.7.1 测速管（皮托管）,P52-P59,第4页,（2）测速原理 压强为P1的流体以局部流 速 流向测速管的前端，因内 管已

2、充满被测流体，故流体到 达管口A处即被挡住，速度降 为零，即： 从外管B处和1处之间，得,P52-P59,1,第5页,（3）用途 测速管是测量管截面上的某一点的速度，而不是管截面上的平均流速。 可以测出管截面上流体的速度分布。,若压差是用u形压差计来测量的，得,P52-P59,第6页,用测速管置于管道的中心线，测出流体的最大流速。如何求出平均速度？,P52-P59,第7页,（4）安装 必须保证测量点位于均匀流段。要求测量点的上、下游最好各有50d（d为管径）以上的直管距离，至少也应在8d - 12d 以上。 必须保证管口截面严格垂直于流动方向。否则，任何偏离都将造成负的偏差。 测速管直径d0应

3、小于管径d 的1/50，尽量减少能量损失。,P52-P59,第8页,（5）特点 变压差 阻力非常小，忽略不计 不会太大，常采用微差压差计 （6）适用范围 适用于测量大直径管路中清洁气体的流速,P52-P59,第9页,1.7.2 孔板流量计 （1）结构 是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流 量测量。其节流元件为孔板，即 中央开有圆孔的金属板，将孔板 垂直安装在管路 中，以一定的取 压方式测取孔板 前后两端的压差。,P52-P59,第10页,（2）测量原理 定性分析,孔板流量计,3,P52-P59,第11页,（a）流速分析： 1-1截面：u1（面积为A1） 2-2截面：u2 u1 (缩脉处面

4、积为A2,u2最大) 3-3截面：u3 = u1 （面积为A1 ）,P52-P59,第12页,（b）压力变化： 1-1截面：p1 2-2截面：p2 p1 (缩脉，p2最小) 3-3截面：p3 p1 (随A0/A1的减小 而使p1 - p3增大) 如果能够在孔板前后的 压力差p=p1-p2与流量建立 对应关系的话，就可以测量 流量了。,P52-P59,第13页,定量计算 在1-1截面和2-2截面间列BE，若暂时不计能量损 失，有 或,P52-P59,第14页,问题：能量损失可以忽略不计吗？ 由于缩脉位置不定，面积A2不知道 未计算两截面之间的能量损失 怎么解决？引入一个校正系数C ，同时由于A0

5、已知， 用u0代替u2。,P52-P59,第15页,P52-P59,第16页,令m 是孔面积与管截面积的比值,A0 减小 u0 增大 R 增大,P52-P59,第17页,若,则,式中的C0称为 孔板的流量系数,P52-P59,第18页, 标准孔板流量计,P52-P59,第19页,P52-P59,第20页,讨论： （1）若C0一定， 。 那么孔板流量计的测量范围 （2）若qV一定，设计（选择）孔板流量计 假设C0，再选择d0，m ,保证C0为定值(ReRec) 兼顾能量损失，不要太大。 （3）如何确定孔板流量计的C0？试差法 （设ReRec，由m 值查出C0，计算）,P52-P59,第21页,（

6、3）主要优缺点 优点：构造简单、制造和安装都很方便 缺点：能量损失大,P52-P59,第22页,（4）安装 孔板流量计安装时，在上游和下游必须分别有一段内径不变的直管作为稳定段，通常要求上游直管长度为15d - 40d，下游为5d 的直管距离。 （5）特点 变压差（ ），恒截面（ ）,P52-P59,第23页,（6）文丘里（Venturi）流量计,属差压式流量计； 能量损失小，造价高。,P52-P59,第24页,1.7.3 转子流量计 （1）结构 是由一段上粗下细的锥形玻璃管（锥角为4左右）和管内一个密度大于被测流体的固体转子所构成。 流体自玻璃管底部流入，经过转子和管壁之间的环隙，再从顶部流

7、出。,P52-P59,第25页,（2）测量原理 定性分析 锥形玻璃管的内截面积A1,转子的最大截 面积Af。流体以u 流入，由A1减小到A0=A1-Af， u 增大，转子上端面的p0 降低。在转子上、 下端面形成压力差，转子被浮起，因环隙面积 A0=A1-Af自下而上逐渐增大，压力差p1 - p0降低，压力 差等于重力时，从转子悬浮高度直接读取流量数值。 流量与转子的悬浮高度之间的关系？,P52-P59,第26页,定量计算 （a）转子的受力平衡,（b）能量衡算 在1-1和0-0截面间列BE：,P52-P59,第27页,整理得,转子所受的浮力,两截面的动能差,两式联立得,P52-P59,第28页

8、,根据连续性方程， 整理得,P52-P59,第29页,考虑转子的形状和能量损失的影响，引入适当的校正系数Cr：,P52-P59,第30页,思考： 转子流量计看成一个孔口A0为逐渐变化的，转子上、下方的压力差相当于孔板流量计的孔板前后压力差的流量测量设备。,通常，当流体通过环隙时的雷诺数达到一定数值后，对于一定的转子和流体 Cr=const,P52-P59,第31页,（3）特点 恒压差 变截面（变环隙截面）A0 恒环隙流速u0 恒转子截面积Af,P52-P59,第32页,（4）测量范围 流体：20C的水进行标定（液体） 20C，760mmHg的空气进行标定（气体） 液体转子流量计： 气体转子流量

9、计：,P52-P59,第33页,（5）主要优缺点 优点：读取数据方便，流动阻力小 测量精度较高，对不同流体的适用性广 不易发生故障 缺点：玻璃管不能经受高温、 高压、易碎 （6）安装,P52-P59,第34页,1.7.4 例题 例1、流体在一等径管路中流动并处于完全湍流区。 已测得某段长度为L的水平直管的压力降为50Pa，管 路中安装一转子流量计。测得流量计两端的压差为 180Pa。若流体流量增加50%，则该段直管的压力降 为？Pa，转子流量计两端压力差为？Pa。 例2、用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增 加，孔板前后的压差值将 ；若改用转子流 量计，转子前后压差值将 。,第35页,例3、某转子流量计，出厂时用标准状况下的空气进 行标定，其刻度范围为10 - 50m3/h，试计算： （1）用该流量计测定20的CO2流量，其体积流量 范围为若干？ （2）用该流量计测定20的