福州大学化工原理电子教案流体流动 17流速和流量的测定 17.1毕托管 (1)毕托管的测速原理 (2)毕托管的安装 17.2孔板流量计 (1)孔板流量计的测量原理 孔板:与管轴成45℃角,锐孔(千万不能倒转方向安装) 缩脉:2-2截面,u最大,p最低。因此流体流经孔口前后产生一定 p,q,个,4p个,利用测Ap方法测流量 先略去∑h(以后校正,在1,22截面间列柏努利方程 图1-53孔板流量计示意图 P互=P+22 2 p-p. u 2 2(p1-p2 A ①缩脉在何处?A2=?,l2=?,很难准确确定。孔口面积A。是已知的,希望用A取代A2,u0取 Ao A ②设角接法(取压口开在法兰前后),径接法(上游取压口距孔板l=d,下游取压口距孔板下游 =-d处)测出虚拟压强差为 p4-p3=Rg(P-p),用此取代p-卩2 ③有阻力损失h 考虑上述①、②、③点后,列入一校正系数c,并令m Ao A pa PB gROP-p) A1 gr(p-p q、=l4=c04 28R(1-p) (1-119) 图1-54标准孔板流量系数 从以上推导过程可知,co与下列因素有关:
福州大学化工原理电子教案 流体流动 - 1 - 1.7 流速和流量的测定 1.7.1 毕托管 （1）毕托管的测速原理 （2）毕托管的安装 1.7.2 孔板流量计 （1）孔板流量计的测量原理 孔板：与管轴成 45℃角，锐孔（千万不能倒转方向安装） 缩脉：2-2 截面，u 最大，p 最低。因此流体流经孔口前后产生一定 v p q p , , ，利用测 p 方法测流量。 先略去 f h （以后校正），在 1-1，2-2 截面间列柏努利方程 2 2 1 2 1 2 2 2 u u + = + p p 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2 2 (1 ) (1 ) 2 2 2 u u u u u A u A − − = = − = − p p 1 2 2 2 2 1 1 2( ) 1 u A A − = − p p ① 缩脉在何处？ 2 2 A u = = ?, ? ，很难准确确定。孔口面积 A。是已知的，希望用 A0 取代 A2 , 0 u 取 代 2 u （ 0 2 0 2 A u u A = ） ② 设角接法（取压口开在法兰前后），径接法（上游取压口距孔板 l d = ,下游取压口距孔板下游 1 2 l d = 处）测出虚拟压强差为 A B ( ) p p − = − Rg i ，用此取代 p p 1 2 − ③ 有阻力损失 f h 考虑上述①、②、③点后，列入一校正系数 c ，并令 0 1 A m A = ( A B ) 0 2 2 0 1 2 2 ( ) 1 1 i c c gR u A m A − − = = − − p p 令 0 2 1 c c m = − 0 0 2 ( ) i gR u c − = v 0 0 0 0 2 ( ) i gR q u A c A − = = （1-119） 从以上推导过程可知， 0 c 与下列因素有关：
福州大学化工原理电子教案流体流动 ①c与b有关,即与Re≈due有关(a不是4,而是流股末收缩时管道1-1面处的平均速度。) ②c0与 有关 A ③co与取压法有关(角接法称标准孔板) Co=f(取压法,Rea,m),其关系由试验测定,如图1-54所示。 在测量范围,cn为常数与Re无关即与q无关为好,此时q∝√R,由图1-54查出c。(此时c只 取决与m)代入式(1-119)求qn 若co与q,即与Rea有关,怎么办?试差法求q (2)孔板流量计的安装和阻力损失 ①安装:上游(15~40)d、下游5d的直管距离,为什么? ②阻力损失h(由流体流径孔口边界层分离形成大量漩涡造成的) 24 2 sc Rg(p-p) 5≈0.8h1=0.4 h∝R,Aψ,m√,u↑,c,R↑,读数准确,但h1↑;A↑,m↑,uo,co↑,R↓,读数不易准确, 但h4↓。选用孔板的中心间题是选择适当面积比m,兼顾适宜读数和h。 (3)文丘里流量计 渐缩渐扩管(文丘里管)代替阻力大的孔板,仍用式(1-1)计算q,但用c代替c,c、=0.98~0.99, h2=0.1,h2认。 例1-10 以上几种流量计均是恒截面变压差(变阻力)流量计。变阻力式流量计是人为设置一阻力构件(如孔 板),造成局部阻力(压降),利用能量守恒原理及连续性方程关联此压降与流速及至流量的关系。 173转子流量计 (1)转子流量计的结构原理 浮力 pV g=(=2-5)Apg (P -p2)A=vpg (P1-P2)4=(-p)8 PI P2⊥20 P+4=P2 Ao g pr-p)l q、=l64
福州大学化工原理电子教案 流体流动 - 2 - ① 0 c 与 f h 有关，即与 1 Red du = 有关（ 1 u 不是 0 u ，而是流股未收缩时管道 1－1 面处的平均速度。） ② 0 c 与 0 1 A m A = 有关 ③ 0 c 与取压法有关（角接法称标准孔板） 0 d c f m = ( Re , 取压法， ） ，其关系由试验测定，如图 1-54 所示。 在测量范围， 0 c 为常数与 Red 无关即与 v q 无关为好，此时 v q R ，由图 1-54 查出 0 c （此时 0 c 只 取决与 m）代入式（1-119）求 v q 若 0 c 与 v q 即与 Red 有关，怎么办？试差法求 v q 。 （2）孔板流量计的安装和阻力损失 ① 安装：上游（15～40） d 、下游 5 d 的直管距离，为什么？ ② 阻力损失 f h （由流体流径孔口边界层分离形成大量漩涡造成的） 2 0 2 f 0 ( ) 2 i u Rg h c − = = f = 0.8, 0.4 h f 0 0 0 h R A m u c R , , , , , ，读数准确，但 f h ； 0 0 0 A m u c R , , , , ，读数不易准确， 但 f h 。选用孔板的中心问题是选择适当面积比 m，兼顾适宜读数和 f h 。 （3）文丘里流量计 渐缩渐扩管（文丘里管）代替阻力大的孔板，仍用式（1-119）计算 v q ，但用 v c 代替 0 c ， v c = 0.98 ~ 0.99 ， f h = 0.1， f h 。 例 1-10 以上几种流量计均是恒截面变压差（变阻力）流量计。变阻力式流量计是人为设置一阻力构件（如孔 板），造成局部阻力（压降），利用能量守恒原理及连续性方程关联此压降与流速及至流量的关系。 1.7.3 转子流量计 （1）转子流量计的结构原理 浮力 f 2 1 f V g z z A g = − ( ) 1 2 f f f 2 2 1 1 2 0 1 2 0 1 0 1 ( ) 2 2 p p A V g p u p u gz gz A u u A − = + + = + + = 1 2 f f 2 2 1 1 2 0 0 1 0 1 ( ) ( ) 2 2 f p p A V g p u p u A u u A − = − + = + = ( f f ) 0 R f 2g V u C A − = v 0 0 q u A =
福州大学化工原理电子教案流体流动 A C—一考虑转子形状不同的影响 c=∫(转子形状,环隙Re dap),如图158所。 示。注意:因为一般转子流量计在测量范围c为常数,同 流量计在测量某种流体时F,4,及p为常数,q随环隙面矿 流体流过环隙时的雷诺数Re 积A而定,而A4仅随转子停留高度有一一对应关系。根据这 图1-58转子流量计的流量系数 原理,可在玻璃管刻上刻度,每一刻度标上它所对应的流 量值,这样在测量流量时即可根据转子停留髙度直接读岀流体的流量值。读数时时看转子最大横截面所处 的刻度(为什么?看何处?)。 (2)转子流量计的特点一一恒压差、变截面 书上讲恒压差、恒流速、对否? q不同,(P1-P2)4=HPg,因A,H2,g一定,P1-P2在不同流量时一定,恒压差成立。但 q,↑,转子停留位置上升,A42↑(倒锥形玻璃管),t个(恒4不成立,但4变化较小),到新平衡时 截面变! h2=2“≈常数(故适用于流量变化较宽的场合) (3)转子流量计的刻度换算 和孔板流量计不同,转子流量计在出厂前,不是提供流量系数cg用公式求qn,而是直接用20℃的水 (测量液体的转子流量计)或20℃、latm的空气(测量气体的转子流量计)进行标定,将流量值刻于玻 璃管上。当被测流体与上述条件不符时,应作刻度换算。 一般在测量范围cR为常数,且同一转子V,4,为定值,在同一刻度下A4相同,仅流体P变引起同 刻度下流量变,故 Pa(Pr-PB IPg(Pr-pA) 式中:下标A—一标定流体(20℃的水或20℃、1atm的空气) B—一其他流体 质量流量qn=q,p,故≌=|2(2-2n) qm.A VPA(Pr-PA) 思考:转子H1A不变,P1变如何换算? (4)转子流量计的安装:应严格保持垂直
福州大学化工原理电子教案 流体流动 - 3 - R 2 0 1 1 c c A A = − C——考虑转子形状不同的影响 0 R Re du c f = = （转子形状，环隙 ） ，如图 1-58 所 示。注意：因为一般转子流量计在测量范围 R c 为常数，同一 流量计在测量某种流体时 f f f V A, , 及 为常数， v q 随环隙面 积 A0 而定，而 A0 仅随转子停留高度有一一对应关系。根据这 一原理，可在玻璃管刻上刻度，每一刻度标上它所对应的流 量值，这样在测量流量时即可根据转子停留高度直接读出流体的流量值。读数时时看转子最大横截面所处 的刻度（为什么？看何处？）。 （2）转子流量计的特点——恒压差、变截面 书上讲恒压差、恒流速、对否？ v q 不同， 1 2 f f f ( ) p p A V g − = ，因 f f f A V g , , , 一定， 1 2 p p − 在不同流量时一定，恒压差成立。但 v q ，转子停留位置上升， A2 （倒锥形玻璃管）， 0 u （恒 0 u 不成立，但 0 u 变化较小），到新平衡时 截面变！ 2 0 f 2 u h = 常数 （故适用于流量变化较宽的场合）。 （3）转子流量计的刻度换算 和孔板流量计不同，转子流量计在出厂前，不是提供流量系数 R c 用公式求 v q ，而是直接用 20℃的水 （测量液体的转子流量计）或 20℃、1atm 的空气（测量气体的转子流量计）进行标定，将流量值刻于玻 璃管上。当被测流体与上述条件不符时，应作刻度换算。 一般在测量范围 R c 为常数，且同一转子 f f f V A, , 为定值，在同一刻度下 A0 相同，仅流体 变引起同 一刻度下流量变，故： ( ) ( ) v,B A f B v,A B f A q q − = − 式中：下标 A——标定流体（20℃的水或 20℃、1atm 的空气） B——其他流体 质量流量 m v q q = ，故 ( ) ( ) m,B B f B m,A A f A q q − = − 思考：转子 f f V A, 不变， f 变如何换算？ （4）转子流量计的安装：应严格保持垂直
