化工原理第一章第六节讲稿

2020/1/24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2020/1/24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2020/1/24一、测速管1、测速管（皮托管）的结构2020/1/242、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。gpguhAA22B点测得为静压头gphBB冲压头与静压头之差gugpphhBABA222020/1/24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。ggRgu'22)(2gRu——测速管测定管内流体的基本原理和换算公式实际使用时)(2gRcuc=0.98~1.002020/1/243、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。2020/1/24二、孔板流量计1、孔板流量计的结构2020/1/242、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22222211upup2020/1/24002211uAuAuA21222212221122AAuuupp212122211ppAAu012100211ppAACuDCD：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。2020/1/24与21011AA合并21001AACCD01002ppCu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AgRpp01AgRCu2002020/1/24则若以体积或质量表达，AsgRACV20000uAwsC0---孔流系数，C0=f(A0/A1,Re1)AgRAC2002020/1/24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'20RgChf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。2020/1/242020/1/24三、文丘里流量计管道中的流量为AvsgRACV20。的值一般为99.0~98.0vC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。2020/1/242020/1/24四、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gVAppfff21gAVppfff21212PPACVRRs2020/1/24CR为转子流量计的流量系数，AR为环隙面积fffRRsAgVACV2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。2020/1/24122112ffSsVV下标1代表标定流体（水或空气）的流量和密度值，下标2代表实际操作中所用流体的流量和密度值。