8流体的流量测量

任务4、流体的流量测量重难点流量计的优缺点及使用流量计的工作原理能力目标会正确使用转子流量计，孔板流量计，文丘里流量计能进行流体输送过程的流量调节知识目标流量计的优缺点流量计的使用要点引导文认识孔板流量计的结构，了解孔板流量计的工作原理，理解孔板流量计的测量公式；孔板流量计的优缺点是什么？文丘里流量计的优缺点是什么？观察转子流量计的结构，分析其工作原理，理解其测量公式，转子流量计如何使用及校正？）以稳定流动系统的能量守恒原理为基础，利用动能与静压能的变化关系来实现测量的装置，也是柏努力方程的应用实例。分为两类：一类：定截面、变压差的流量计或流速计如皮托测速管、孔板流量计、文丘里流量计另一类：变截面、定压差式流量计如转子流量计流量是流体输送过程中重要的参数之一。测量流量的仪器种类很多，下面介绍根据流体力学原理制作的几种流量计。一、测速管（又称皮托管）结构：如图原理：测速管内管测得的是管口处流体的动能与静压能之和，动能转换为压力能，使其内管压力增大ρu2/2,由压差计读数R即可算出管口处的点速度：/)(2ARgu测速管优缺点1、优点：准确性较高，流体阻力小，适用于测量大直径管路中气体流速。2、缺点：不能直接测出平均流速，且压差读数较小，当流体中含固体杂质时，易将测压孔堵塞，故不宜适用测速管。二.孔板流量计孔板流量计原理。介绍永久压力降概念和取压口两种接法。图孔板流量计及孔板前后压力的变化流速计算式推导：如图所示，在截面1（孔板前）、2（孔板后速度最大处）之间列柏努利方程，先忽略阻力损失，得将连续性方程A1u1=A2u2代入上式得2uρp2uρp222211ρ)pp(2)AA(11u212122因缩脉处截面积难于测定，现以孔板锐孔面积A0和流速u0分别代替A2和u2，同时考虑到实际存在阻力，且取压位置不一定在截面1、2，故加上一个修正系数，即ρ)pp(2)AA(11Cu21210D0将p1-p2=(ρ’-ρ)Rg代入上式，并令C0称为孔流系数。于是得求得u0后，由下式计算流量VS，即2100)(11=AACCDρ)ρ'ρ(2=00RgCuρ)ρ'ρ(2=00RgACVS--ρ)ρ'ρ(2=00RgCu-qv孔流系数需由实验确定。对于按孔板角接法取压情况，C0为A0/A1及按管道平均流速计算的雷诺数Re1所决定，如图1-6-2所示。在设计和使用孔板流量计时，应使Re1大于界限值。孔板流量计结构简单，安装方便，其缺点是阻力大，产生的永久阻力降大，其值可用下列经验式估算△pf,0=(1-(d0/d1)2)(p1-p2)图1-6-2C0与Re1、A0/A1的关系孔板流量计优缺点:1、优点：制造简单，随测量条件变化时，更换方便。2、缺点：能量损失较大。孔板流量计的能量损失较大，文丘里用一段渐缩渐扩管代替孔板减小阻力损失。这种流量计称为文丘里流量计。如图所示，其测量原理与孔板流量相同。大多用于低压气体的输送测量，但造价高。文氏流量计三.文丘里管文丘里流量计优缺点：1、优点：能量损失小2、缺点：各部分尺寸要求严格，要精细加工，造价高。四．转子流量计图1-6-4转子流量计u00011u1微锥形玻璃管，锥角约为4左右转子（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图1-6-5转子流量计四．转子流量计转子受到两个力：1、上推力等于流体流经转子与锥管间的环形截面所产生的压力差；2、净重力等于转子所受重力减去流体对转子的浮力；当上推力大于净重力，转子上浮；当上推力小于净重力，转子下降；当上推力等于净重力，转子平衡，停止在某一位置。转子流量计的流量公式：Vs=fffRRAgVAC)(2AR-转子与玻璃管的环形截面积，随转子位置变。CR-流量系数，一般由实验测定。Af、Vf、ρf均为定值，所以（p1-p2）亦为定值，体积流量随位置而变。转子流量计生产厂家在其出厂前需加以标定。流体20℃清水工质标定刻度气体20℃空气标定刻度若用户与厂家标定所用工质不同时，则需对转子流量计进行核正。安装必须垂直优点：读取流量方便，能量损失小，测量范围宽，能用于腐蚀性流体的测量。缺点：不能经受高温和高压，安装时必须垂直。