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1、化工原理化工原理Principles of Chemical Engineering 流体流动流体流动 在工业生产过程中，流量是重要的操作参数之在工业生产过程中，流量是重要的操作参数之一。测量流量的仪表也是多种多样的，但按其工作原一。测量流量的仪表也是多种多样的，但按其工作原理来分，流量仪表大致可分为三大类：理来分，流量仪表大致可分为三大类：1.7 流量测量流量测量流量计的分类：流量计的分类：1.1.容积式流量计容积式流量计 如：椭圆齿轮流量计、旋转活塞式流量计等。如：椭圆齿轮流量计、旋转活塞式流量计等。2.2.速度式流量计速度式流量计 如：孔板流量计、文丘里流量计和转子流量计等。如：孔板流量
2、计、文丘里流量计和转子流量计等。3.3.质量流量计质量流量计一、测速管（皮托管一、测速管（皮托管-Pitot tube-Pitot tube）1 1、结构、结构2 2、原理、原理 内管内管A处处外管外管B处处点速度：即讨论：讨论：（1）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布曲线）皮托管测量流体的点速度，可测速度分布曲线；（3）测测管管中中心心最最大大流流速速，由由 求求平平均均流流速，再计算流量。（见课本速，再计算流量。（见课本P53图图1-38）3、安装、安装（1）测量点位于均匀流段，上、下游各有）测量点位于均匀流段，上、下游各有50d直管距离；直管距离；（2）皮托管管口截面严格垂直于流动方向
3、；）皮托管管口截面严格垂直于流动方向；（3）皮托管外径）皮托管外径d0不应超过管内径不应超过管内径d的的1/50，即，即d0Re临界临界时，时，(3)测量范围一般一般 C0=0.60.7孔孔板板流流量量计计的的测测量量范范围围由由U U形形压压差差计计量程决定。量程决定。Re临 界值3 3、安装及优缺点、安装及优缺点 （1 1）安装在稳定流段，上游）安装在稳定流段，上游l l 1010d d，下游，下游l l 55d d；（2 2）结构简单，制造与安装方便）结构简单，制造与安装方便 ；（3 3）能量损失较大）能量损失较大 。三、三、文丘里（文丘里（VenturiVenturi）流量计）流量计
4、属差压式流量计；属差压式流量计；能量损失小，造价高。能量损失小，造价高。一、结构与特点CV流量系数（流量系数（0.980.99）A0喉管处截面积喉管处截面积四、转子流量计四、转子流量计 1 1、结构及测量、结构及测量（2）测量过程演示测量过程演示（1）结构：）结构：2 2、原理及流量方程、原理及流量方程假设一定的流量条件下，转子处于平假设一定的流量条件下，转子处于平衡位置时，截面衡位置时，截面2-22-2和截面和截面1-11-1的静压的静压强分别为强分别为P P2 2 和和p p1 1，若忽略转子旋转的，若忽略转子旋转的切向力，列出力的平衡方程式如下：切向力，列出力的平衡方程式如下：（1 1）
5、（2 2）将（将（1 1）式代入（）式代入（2 2）式得：）式得：式中：式中：C CR R 转子流量计的流量系数，与转子流量计的流量系数，与ReRe值及转子形状有关，值及转子形状有关，由实验测定由实验测定 A AR R玻璃管与转子之间的环隙面积玻璃管与转子之间的环隙面积（1 1）适用于管径小于）适用于管径小于50mm50mm、低雷诺数的流体的流量测量；、低雷诺数的流体的流量测量；（2 2）转子流量计上的刻度是在一定条件下用一定的流体测定并进行）转子流量计上的刻度是在一定条件下用一定的流体测定并进行刻度的，当实际测量条件和流体种类不同时，要对读数进行校正。刻度的，当实际测量条件和流体种类不同时，
6、要对读数进行校正。（3）特点：）特点：说明：说明：标定流体：标定流体：20水（水（1000kg/m3）20、101.3kPa下空气（下空气（1.2kg/m3）1标定流体2被测流体恒压差、恒流速、变截面恒压差、恒流速、变截面截面式流量计。截面式流量计。对气体转子流量计对气体转子流量计 3 3、安装及优缺点、安装及优缺点 （1）安装：）安装：永远垂直安装，且下进、上出，永远垂直安装，且下进、上出，安装支路，以便于检修。安装支路，以便于检修。读读数数方方便便，流流动动阻阻力力很很小小，测测量量范围宽，测量精度较高；范围宽，测量精度较高；玻玻璃璃管管不不能能经经受受高高温温和和高高压压，在在安装使用过
7、程中玻璃容易破碎。安装使用过程中玻璃容易破碎。优点：优点：读取流量方便，能量损失小，测量范围宽，能用于腐蚀读取流量方便，能量损失小，测量范围宽，能用于腐蚀性流体的测量；性流体的测量；缺点：缺点：（2）特点：）特点：转转子子流流量量计计的的管管壁壁大大多多为为玻玻璃璃制制品品，不不能能经经受受高高温温和和高高压压，在在安安装装和和使使用用过过程程中中易易破破碎碎，且且要要求求安安装装时时必必须保持垂直。须保持垂直。转子流量计应用举例：转子流量计应用举例：某某转转子子流流量量计计，转转子子为为不不锈锈钢钢（钢钢=7920kg/m3），水水的的流流量量刻刻度度范范围围为为2502500L/h，如如将将转转子子改改为为硬硬铅铅（铅铅=10670kg/m3），保保持持形形状状和和大大小小不不变变，用用来来测测定定液液=800kg/m3的流体，问转子流量计的最大流量为多少？的流体，问转子流量计的最大流量为多少？可测液体最大流量可测液体最大流量qs液液=1.342500=3360L/h。小结小结u 流体静力学流体静力学u 流体动力学流体动力学柏努力方程柏努力方程u 流体流动现象流体流动现象两种流型两种流型u 流体阻力计算流体阻力计算u 流量测定流量测定