1.测速管:又称皮托(Pitot)管uARgugpgpAA22gRppiAgRuiA22iAgRu2------点速度1.6流速、流量的测量1.6.1变压头流量计结构测速原理0.90.8uumax0.70.60.5102103104105106107Remax=umaxd/Re=ud/测umax平均速度流量测速管加工及使用注意事项测速管的尺寸不可过大,一般测速管直径不应超过管道直径的1/50。测速管安装时,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)一般测量点的上、下游最好各有50d以上的直管段作为稳定段。测速管管口截面要严格垂直于流动方向。测气体时,igRui2测速管的优点: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。缺点:不能直接测出平均速度,且压差计读数小,常须放大才能读得准确。uAR2.孔板流量计结构p1p212R孔板流量计两种取压方式:(1)角接法取压口在法兰上;(2)径接法上游取压口在距孔板1倍管径处,下游取压口在距孔板1/2倍管径处。p1p2120R孔板流量计测量原理影响两测压点间的压力差的因素:孔板结构、流速暂不计摩擦损失,1、2之间有:22222211upup)(002211孔口uAuAuA212122002111ppAAAu21212000211ppAACAuD用A0代替A2,再考虑到机械能损失210212100221ppCppAACuD孔流系数igRC20igRACAuqV20000影响孔流系数C0的因素:A0/A1、雷诺数Red=du1/、取压位置、孔口的形状、加工精度。需由实验确定。孔板一定时:100,ReAAmmfCd0.840.820.800.70.780.76C00.740.6A00.72A10.700.50.680.660.40.640.30.620.20.600.10.053104105106Red孔流系数C0与Red及m(A0/A1)的关系C0值多在0.6至0.7之间①对A0/A1相同的标准孔板,Red增大,C0降低,当RedRec,C0就不再变了;②Red一定,A0/A1增大,C0增大;③设计时的流量计所测流量范围,最好落在C0为定值的区域,常用C0为0.6~0.7④孔板流量计只能用来测平均流速和流量,不能测速度分布;⑤解题时,先假设C0与Red无关(RedRec,),由A0/A1查图得C0,再计算qV,u,算Red,若RedRec,假设成立,否则重新假设计算。[测量范围]:当C0为常数,qV∝R0。5,表明流量的少许变化,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;但另一方面允许测量范围缩小了。qVmax/qVmin=(Rmax/Rmin)0.5,孔板流量计不适合测量流量范围太宽的场合。使用注意事项安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段,上游长度至少应为(15~40)d1,下游为5d1优点:构造简单,制造和安装都很方便缺点:机械能损失(称之为永久损失)大当d0/d1=0.2时,永久损失约为测得压差的90%,常用的d0/d1=0.5情形下,永久损失也有75%。p1p2120R孔板流量计8.0220uhf3.文丘里(Venturi)流量计收缩段锥角通常取1525,扩大段锥角要取得小些,一般为57ivVgRACAuq2000R收缩段扩大段文氏喉,u0CV约为0.980.99文丘里流量计的缺点:加工比孔板复杂,因而造价高,且安装时需占去一定管长位置,优点:其永久损失小,故尤其适用于低压气体的输送。120R孔板流量计R恒截面,变压头总结:变压头流量计的特点是1.0220uhf1.6.2变截面流量计转子流量计转子(或称浮子)直径略小于玻璃管内径转子密度须大于被测流体的密度重力浮力升力净重力升力――――变截面,恒压头结构测量原理u02211u1微锥形玻璃管,锥角约为4左右1.6.2变截面流量计u02211u1重力浮力当转子停留在某一高度时,fffAuuAzzgApp212012212柱体,则将转子近似看为一个圆再在1-1面、2-2面间列伯努利方程:测量原理:先按理想流体推导,此时升力为零。重力浮力gVAppfff21gVAuufff21202gVAAAufff21020121100AuAuu02211u1重力浮力升力fffAgVAAu2112100fffRAgVCu20fffRVAgVACAuq2000常数变量流量系数考虑到实际转子不是圆柱状、流体非理想,将上式加一校正系数,得:1.000.900.800.700.600.500.400.3010102103104105环隙雷诺数Re0图转子流量计的流量系数CRu02211u1转子流量计安装、使用中注意事项读数常需换算:使用时被测流体物性(、)与标定用流体不同(20C水或20C、1atm的空气),则流量计刻度必须加以换算:ffVVqqqV、实际被测流体的流量、密度;qV、标定用流体的流量、密度211,2,gggVgVqq转子流量计必须垂直安装,且应安装旁路以便于检修优点:读取流量方便,流体阻力小,测量精确度较高,能用于腐蚀性流体的测量;流量计前后无须保留稳定段。缺点:玻璃管易碎,且不耐高温、高压。fffRVAgVACq20[例1-15]:LZB-40转子流量计其转子为不锈钢(密度为7920kg/m3),刻度标值以水为基准,量程范围0.25~2.5m3/h,若用此流量计测量酒精(比重为0.8),则酒精的实际流量要比刻度值,校正系数为,测量酒精时,此流量计的最大流量值为。(大,1.134,2.84m3/h)若上述转子流量计改用形状完全相同的铅转子(密度为10670kg/m3)代替原不锈钢转子,测量的流体仍为水,则实际流量要比刻度值,校正系数为,测量实际量程范围为m3/h。(大,1.18,0.295~2.95)。第一章小结公式静力学方程式:2112zzgpp连续性方程:222111AuAu(稳定流动)2211AuAu(不可压缩流体)222211dudu(圆管内)机械能衡算方程:fehpugzhpugz2222121122阻力计算式:直管dfudlhfRe,Re6422湍流:层流:局部22udlhef或15.022出入uhf要求能够进行管路计算及分析:简单管路复杂管路设计型、操作型问题2)(2)(22udludllhef重要概念连续介质模型、等压面、牛顿粘性定律、粘度及其影响因素、雷诺数、层流与湍流的本质区别、因次分析法本质、边界层概念(普兰特边界层理论)、边界层厚度、边界层的形成和发展、边界层分离。设备及仪表压差计、流量计等结构及测量原理。例1:如图示,用泵将贮槽A内的油用φ159×4mm的管道送至设备B,设备B内液面上方压力表读数为0.3kgf/cm2,管路总长度(包括孔板在内所有局部阻力的当量长度,不含管路出口阻力损失)为80m,管路上装有孔板流量计,孔板的内径为56.6mm,孔流系数c0=0.61,∪形压差计读数R=747mmHg。求:(1)流量m3/h?(2)泵的压头(m油柱)?(3)当泵的效率η=70%,求轴功率(kw)?已知ρ油=878kg/m3,粘度μ=4.1cp,ρ汞=13600kg/m3,管内流动的摩擦系数可按下列式子计算:层流时λ=64/Re,湍流时λ=0.3164/Re0.25。BA20mR水银孔板0223.03164.0,4000404202/25.1)151.0(785.0360048.80785.048.80747.081.9878)87813600(2)0566.0(785.061.03600)(2)1(25.0223200eevivRduRsmdquhmgRAcq湍流)(解:KWqgHPmHBEveae7.610007.0360048.7044.2481.9878%100)3(44.2481.9225.1)1151.080(87881.91081.93.020221124得:截面间列和管路出口内侧在贮槽液面例2:测定900弯头的阻力系数已知:管内径均为100mm,管内为常温水,流量30m3/h,U管中指示液密度为1260kg/m3,R1=872mm,R2=243mm,求900弯头的阻力系数和当量长度。答案:ξ=0.65le=2.9m例3:已知离心泵吸入管路直径d1=80mm,管长l1=6m,λ1=0.02,压出管路直径d2=60mm,管长l2=13m,λ2=0.03,流量12L/s,阀门E局部阻力系数ξE=6.4,泵进口高于水面2m,H=10m。求(1)he,PC,PD(2)如果高位槽中的水沿同样管路向下流出,管内流量不变,问是否需装离心泵?答案:He=237.6J/kg,pc=9.06×104pa(绝压)pd=3.025×105pa(绝压),需装离心泵A112mHBCDEPaPaG22例4:如图所示,用泵将水由低位槽打到高位槽(均敞口,且液面保持不变)。已知两槽液面距离为20m,管路全部阻力损失为5m水柱(包括管路进出口局部阻力损失),泵出口管路内径为50mm,其上装有U管压强计,AB长为6m,压强计读数,R为40mmHg,R'为1200mmHg,H为1mH2O。设摩擦系数为0.02。求:⑴泵所需的外加功(J/kg)⑵管路流速(m/s)⑶泵的有效功率(KW)⑷A截面压强(Pa,以表压计)R'RBBAAHΔZ解:(1)以低位槽液面为0-0截面,高位槽液面为1-1液面,以0-0截面为基准面,在0-0—1-1截面间列BE。He=20+5=25mH2O外加功h外加功he=25×9.81=245.25J/Kg(2)在A-A——B-B截面间列BE,有smuugRudliAB/03.204.081.96.12205.0602.0)(222(3)qv=0.785d2u=0.785×0.052×2.03=3.98×10-3m3/sPe=ρgHeqv=(1000×9.81×25×3.98×10-3)/1000=0.977KW(4)PagRgZPPPzhgRgpiABBAaABiB510552.104.081.912600681.9100091429)(91429781.910002.181.913600)(以表压计以表压计,