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1、1.8 流量测量流量测量 流量计流量计变压头流量计变压头流量计变截面流量计变截面流量计 将将流流体体的的动动压压头头的的变变化化以以静静压压头头的的变变化化的的形形式式表表示示出出来来。如如：测测速速管管、孔孔板板流流量计和文丘里流量计量计和文丘里流量计 压压力力降降固固定定，流流体体流流量量变变化化时时流流道道的的截截面积发生变化面积发生变化。如：转子流量计。如：转子流量计 1.结构结构1.8.1 测速管测速管21 测速管测速管2.测量原理测量原理1.8.1 测速管测速管压差计的指示数压差计的指示数R代表代表1，2两处的压强之差两处的压强之差。测速管测定管内流体的基本原理和换算公式测速管测定
2、管内流体的基本原理和换算公式 若所测流体的密度为若所测流体的密度为，U型管压差计内充有密度型管压差计内充有密度为为0的指示液，读数为的指示液，读数为R。1.8.1 测速管测速管 若被测流体为气体时，上式可简化为若被测流体为气体时，上式可简化为:注意注意：测速管所测得的是点流速，测速管所测得的是点流速，不是平均流速，也不是流量。不是平均流速，也不是流量。1.8.1 测速管测速管实际使用时实际使用时c=0.981.00 例题：例题：50的空气流经内径为的空气流经内径为300mm的管道，管的管道，管中心安装了测速管。已知：中心安装了测速管。已知：U形管压差计读数形管压差计读数R=15mmH2O柱，测
3、量点压力为柱，测量点压力为400mmH2O柱柱(表表压压)。试计算管路中空气的质量流量。试计算管路中空气的质量流量。分析：分析：6解：标准状态下空气的密度为解：标准状态下空气的密度为1.293kg/m3，则则操操作条件下空气的密度为作条件下空气的密度为 u形管压差计内的指示液为水，形管压差计内的指示液为水，=1000kg/m3，压压差计读数差计读数R=0.015m。因测速管安装在管道中心，因测速管安装在管道中心，则可求得则可求得最大流速最大流速 7查得查得50空气的粘度空气的粘度查图，得查图，得则管路中空气的质量流量为则管路中空气的质量流量为8l测速管应放置于流体测速管应放置于流体均匀流段；均
4、匀流段；l为提高准确性，测量点前后为提高准确性，测量点前后l直直50di；l皮托管不宜太粗，以减少对流动的干扰。一般皮托管不宜太粗，以减少对流动的干扰。一般应选取皮托管外径应选取皮托管外径d0di/50；l皮托管管口截面严格垂直于流动方向。皮托管管口截面严格垂直于流动方向。1.8.1 测速管测速管3.安装安装优点：优点：流动阻力小，拆装方便，主要用于大管流动阻力小，拆装方便，主要用于大管径气体流速或大气中风速的测量。径气体流速或大气中风速的测量。缺点：缺点：测压孔小，易堵塞，因此不宜用于测量测压孔小，易堵塞，因此不宜用于测量含固体粒子的流体速度。不能直接测出平均流含固体粒子的流体速度。不能直接
5、测出平均流速，压差小，不易读准。速，压差小，不易读准。1.8.1 测速管测速管4.特点特点1.结构结构1.8.2 孔板流量计孔板流量计缩脉缩脉1122未收缩的截面为未收缩的截面为1-1截面，孔板后缩脉处为截面，孔板后缩脉处为2-2截面，列截面截面，列截面1-1到截面到截面2-2间的柏努利方程式，间的柏努利方程式，因流量计水平放置，若因流量计水平放置，若暂不计阻力损失暂不计阻力损失，则有，则有2.工作原理工作原理1.8.2 孔板流量计孔板流量计1.8.2 孔板流量计孔板流量计问题：（问题：（1 1）实际有能量损失；）实际有能量损失；（2）缩脉处的准确位置无法确定。）缩脉处的准确位置无法确定。解决
6、方法：解决方法：用孔口速度用孔口速度u0 0替代缩脉处速度替代缩脉处速度u2 2，并相应乘上并相应乘上校正系数校正系数 C根据连续性方程，对不可压缩流体根据连续性方程，对不可压缩流体14若若U形管指示液密度为形管指示液密度为 0，则，则 1.8.2 孔板流量计孔板流量计C0流量系数（孔流系数）流量系数（孔流系数）A0孔面积。孔面积。3.C0孔板流量系数（孔流系数）孔板流量系数（孔流系数）管内的管内的Re孔板开孔面积比孔板开孔面积比A0/A1取压方式取压方式结构尺寸结构尺寸加工状况加工状况对标准孔板，其流量系数对标准孔板，其流量系数C0可表示成可表示成C0的影响因素的影响因素1.8.2 孔板流量
7、计孔板流量计C0=0.60.7 Re超过某界限值时，超过某界限值时，C0=const，此时流量此时流量就与压差计读数的平就与压差计读数的平方根成正比，因此，方根成正比，因此，在孔板的设计和使用在孔板的设计和使用中，希望中，希望Re大于界限大于界限值。值。Re临界值临界值17例例题题：在在 603.5mm的的管管路路中中安安装装有有一一孔孔径径为为30mm的的标准孔板流量计标准孔板流量计，管内输送，管内输送20的液态苯。的液态苯。试确定：试确定：（1）流量多少时，孔流系数）流量多少时，孔流系数C0与流量无关；与流量无关；（2）该流量下孔板压差计所检测到的压差。）该流量下孔板压差计所检测到的压差。
8、18解：由附录查得解：由附录查得20时苯：时苯：=879 kg/m3，=0.73710-3 Pas查查图图，该该孔孔板板的的孔孔流流系系数数C0为为定定值值的的最最小小Re为为1.0510519即即，管管内内苯苯的的流流量量达达 3.6610-3 m3/s 后后，孔孔流流系系数数 C0 为一定值，由图查得为一定值，由图查得 C0=0.64。与此与此Re数对应，苯的流量为：数对应，苯的流量为：20与该流量对应的孔板压差计所检测到的压差为：与该流量对应的孔板压差计所检测到的压差为：214.孔板流量计的阻力损失孔板流量计的阻力损失1.8.2 孔板流量计孔板流量计为了保证孔板前后流动的稳定性，安装时要
9、为了保证孔板前后流动的稳定性，安装时要求求直管长度直管长度：l前前10di，l后后5di；5.孔板流量计的安装孔板流量计的安装1.8.2 孔板流量计孔板流量计缺点：流体通过孔板流量计的阻力损失很大。缺点：流体通过孔板流量计的阻力损失很大。6.孔板流量计的特点孔板流量计的特点1.8.2 孔板流量计孔板流量计优点：结构简单，制造、安装方便优点：结构简单，制造、安装方便孔板的缩口愈小，孔口速度愈大，阻力损孔板的缩口愈小，孔口速度愈大，阻力损失愈大。所以，失愈大。所以，选择孔板流量计选择孔板流量计A0/A1的值，的值，往往是设计该流量计的核心问题。往往是设计该流量计的核心问题。1.结构结构1.8.3
10、文丘里流量计文丘里流量计收缩段锥角通常取收缩段锥角通常取15 25，扩大段锥角小些，一般为扩大段锥角小些，一般为5 7 1.8.3 文丘里流量计文丘里流量计Re 文丘里管的结构文丘里管的结构2.测量原理测量原理影响影响CV的因素：的因素：湍流情况下，湍流情况下，CV的值一般为的值一般为 0.98-0.99。1.8.3 文丘里流量计文丘里流量计优点：优点：阻力损失小阻力损失小，故尤其适用于低压气体输送。，故尤其适用于低压气体输送。缺点：结构不如孔板流量计紧凑；缺点：结构不如孔板流量计紧凑；加工精度要求高；加工精度要求高；制造难度大；制造难度大；造价较高造价较高。3.特点特点1.8.3 文丘里流量
11、计文丘里流量计变压力流量计的特点：变压力流量计的特点：恒截面，变压头。恒截面，变压头。总结：总结：291.结构结构1.8.4 转子流量计转子流量计微锥形玻璃管，锥角约为微锥形玻璃管，锥角约为4 左右左右。转子（或称浮子），直径略转子（或称浮子），直径略小于玻璃管的内径；小于玻璃管的内径；转子密度须大于被测流体的转子密度须大于被测流体的密度。密度。312.测量原理测量原理1.8.4 转子流量计转子流量计按理想流体推导，摩擦力为零。按理想流体推导，摩擦力为零。向上推力与转子的净重力平衡时：向上推力与转子的净重力平衡时：向上推力：向上推力：向下的转子净重力：向下的转子净重力：Vf(f-)gpAf1.
12、8.4 转子流量计转子流量计在在0-0、1-1面间列伯努利方程：面间列伯努利方程：1.8.4 转子流量计转子流量计-流量系数，无单位，与转子形状及流量系数，无单位，与转子形状及Re有关。有关。-转子与玻璃管间的环隙截面积，转子与玻璃管间的环隙截面积，m2 351.8.4 转子流量计转子流量计3.安装注意事项安装注意事项v转子流量计必须转子流量计必须垂直安装，垂直安装，且且下进、上出下进、上出；v应应安装支路安装支路，以便于检修。，以便于检修。4.特点特点优点优点：读取流量直观方便读取流量直观方便；阻力损失小阻力损失小；测；测量精度高；能适用于腐蚀性流体的流量测量；量精度高；能适用于腐蚀性流体的流量测量；流量计前后无须保留稳定段流量计前后无须保留稳定段。1.8.4 转子流量计转子流量计缺点缺点：玻璃管：玻璃管不能耐高温高压不能耐高温高压，安装时玻璃，安装时玻璃管易破碎。管易破碎。v读数常需换算读数常需换算V、实际被测流体的流量、密度；实际被测流体的流量、密度；V、标定用流体的流量、密度标定用流体的流量、密度气体气体标定流体：标定流体：20水（水（1000kg/m3）20、101.3kPa下空气（下空气（1.2kg/m3）38