流速与流量测量教案.docx

:孔板流量计与转子流量计的原理、特点等。难点:流量方程的推导。(Pitot)管,如图1-31所示,是由两根弯成直角的同心套管组成,内管管口正对着管道中流体流动方向,外管的管口是封闭的,在外管前端壁面四周开有若干测压小孔。为了减小误差,测速管的前端经常做成半球形以减少涡流。测速管的内管与外管分别与U形压差计相连。内管所测的是流体在A处的局部动能和静压能之和,称为冲压能。图1-31测速管内管A处:由于外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行,所以外管仅测得流体的静压能,即外管B处:U形压差计实际反映的是内管冲压能和外管静压能之差,即则该处的局部速度为(1-62)将U形压差计公式(1-9)代入,可得(1-62a)由此可知,测速管实际测得的是流体在管截面某处的点速度,因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。若要获得流量,可对速度分布曲线进行积分。也可以利用皮托管测量管中心的最大流速,利用图1-32所示的关系查取最大速度与平均速度的关系,求出管图1-32与Re的关系截面的平均速度,进而计算出流量,此法较常用。,一般要求测量点上、下游的直管长度最好大于50倍管内径,至少也应大于8~12倍。,任何偏离都将导致负偏差。,即d0<d/50。测速管对流体的阻力较小,适用于测量大直径管道中清洁气体的流速,若流体中含有固体杂质时,易将测压孔堵塞,故不易采用。此外,测速管的压差读数教小,常常需要放大或配微压计。-33孔板流量计孔板流量计的结构与测量原理孔板流量计属于差压式流量计,是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量的。孔板流量计的节流元件为孔板,即中央开有圆孔的金属板,其结构如图1-33所示。将孔板垂直安装在管道中,以一定取压方式测取孔板前后两端的压差,并与压差计相连,即构成孔板流量计。在图1-33中,流体在管道截面1-1′前,以一定的流速u1流动,因后面有节流元件,当到达截面1-1′后流束开始收缩,流速即增加。由于惯性的作用,流束的最小截面并不在孔口处,而是经过孔板后仍继续收缩,到截面2-2′达到最小,流速u2达到最大。流束截面最小处称为缩脉。随后流束又逐渐扩大,直至截面3-3′处,又恢复到原有管截面,流速也降低到原来的数值。流体在缩脉处,流速最高,即动能最大,而相应压力就最低,因此当流体以一定流量流经小孔时,在孔前后就产生一定的压力差。流量愈大,也就愈大,所以利用测量压差的方法就可以测量流量。孔板流量计的流量方程孔板流量计的流量与压差的关系,可由连续性方程和柏努利方程推导。如图,在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程,暂时不计能量损失,有变形得或由于上式未考虑能量损失,实际上流体流经孔板的能量损失不能忽略不计;另外,缩脉位置不定,A2未知,但孔口面积A0已知,为便于使用可用孔口速度u0替代缩脉处速度u2;同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上,所以引入一校正系数来校正上述各因素的影响,则上式变为:(1-63)根据连续性方程,对于不可压缩性流体得将上式代入式(1-63),整理后得(1-64)令则(1-65)将U形压