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● 以机械能衡算方程为基础的测定方法,应用公式: 1.6 流速和流量测定 ● 流体的速度和流量测定是一个重要的测量参数; ● 测量用的方法和流量计的种类很多。

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1 ● 以机械能衡算方程为基础的测定方法,应用公式: 1.6 流速和流量测定 ● 流体的速度和流量测定是一个重要的测量参数; ● 测量用的方法和流量计的种类很多。

2 1.6.1 测速管(毕托管 Pitot ) (1) 结构 同心套管、压差计 。

3 (2) 测量原理 未放测速管时,截面各点均为静压能。 放入测速管后, 外管:开口平行于流向 p B —— 静压能; 内管:开口垂直于流向 p A —— 滞点压力。 滞点压力 ( 冲压能 ) = 静压能 + 动能 A B R 毕托管构造原理示意图

4 C P :校正系数,一般取 0.98 ~ 1.00 ( 实测 ) 流量计标定:校正流量计的过程。 (3) 使用方法 1) 测量点速度 问题:如何测平均流速、流量、速度分布 平均流速:放于管中心处,测出 u max , 层流: 湍流:

5 a )管口截面: 严格垂直于流体的流动方向; b )测量点选择: 在稳定流动段(直管段), 且前后直管各 50d, 至少 8-12d ; c )毕托管直径: 外径不超过管径的 1/50 ; d )测量气体时: 压力变化不超过 15% ; 要求气体流速 > 5 m/s ; e )压差较小时: 可配合微差压差计使用。 3) 适用条件 大直径管路,流体含固体杂质时不宜采用。 2) 安装

6 4 )毕托管的优点: ◇ 结构简单; ◇ 使用方便; ◇ 流体的机械能损失很少。 5 )毕托管的局限性: ◇ 测速管较多地用于测量气体流场中某点的速度; ◇ 测压孔易堵塞。

7 1.6.2 孔板流量计 (1) 结构及特点 1) 结构 孔板:测量元件; 缩脉:孔板后 1/3 ~ 2/3 d 处。 R d1S1u1d1S1u1 d0S0u0d0S0u0 d2S2u2d2S2u2 孔板流量计

8 压差计两种取压方式: 缩脉取压:孔板前 1d 孔板后 0.5d 处。 角接取压:孔板前后,并尽量靠近孔板。 工业上,常用角接取压。 2) 特点:节流式流量计 ( 恒截面,变压差 ) (2) 测量原理 在上图所示的 1-1 、 2-2 面间列机械能衡算方程: 若不考虑阻力损失,有:

9 或 考虑阻力损失,并以孔口流速 u 0 代替缩脉处速度 u 2 ,则有: 又 — 流量系数或孔流系数 式中:

10 孔流系数C0孔流系数C0 流量系数与 Re 之间的关系

11 (3) 安装要求 1) 稳定段长度:上游 15~40d ,下游 5d 处; 2) 不宜安装在要求阻力很小处 ( 如泵入口 ) 。 (4) 主要优缺点 优点:结构简单,制造、使用方便,造价低; 缺点:永久阻力损失大(实测压差的 75% )。

12 1.6.3 文丘里流量计 (1) 结构及特点 1) 结构 喉管 2) 特点 节流式流量计 ( 恒截面,变压差 )

13 (2) 测量原理 列 1-1 及 2-2 面间的机械能方程式:

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15 ’’×2’’ 200’’×100’’ 文丘里流量计流量系数

16 (3) 安装要求 稳定段长度:上游 50d ,下游 10d 。 (4) 主要优缺点 优点:永久阻力损失小 ( 实测压差 Δp 1-3 的 10%) ; 缺点:造价较高,本身尺寸较长。 问题:未知流速,如何求 C v ? 试差法

17 (5) 孔板流量计和文丘里流量计 1) 只能测平均流速,不能测速度分布; 2) 采用试差法求流量系数 C v 或 C 0 ; 3) 可绘制校正曲线,直接查取压差 - 流量关系。 转子流量计 (1) 结构与特点 1 )结构 锥形体(锥角约 4 0 ); 转子(密度大于流体密度)。 2) 特点: 变截面,恒压差。

18 列 1-1 及 2-2 间的机械能衡算方程: (2) 测量原理 原理:转子在流体中受力平衡 对控制体 ( 含转子的圆柱体 ) 作力衡算: z2z2 z1z1 2 1 转子受力分析

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20 (3) 流量计的校正 1) 刻度标准 ( 厂家 ) :液体 20 ℃、 水; 气体 20 ℃、 Pa 的空气。 2) 条件变化时,校正方法: * 测不同种类流体时, a )校正密度 同一刻度下,

21 b )实验,重新标定刻度 - 流量曲线 ( 常用方法) * 量程不符时, 改变转子 ρ f 、 V f 、 S f 3) 转子流量计的量程 4) 阻力损失

22 (5) 使用 1) 用于清洁或腐蚀性流体测量; 2) 玻璃管不耐高温、高压,易碎; 3) 开启时,应缓慢调节流量阀。 1) 必须垂直安装(只能测垂直管中流量); 2) 必须保证转子位于管中心; (转子上刻有斜槽) 3) 各种流量计在管路中的安装; 为便于检修,各种流量计均应有旁路。 (4) 安装

23 1) 优点 阻力损失小,测量范围宽, 流量计前后不需稳定管段。 (6) 转子流量计的优缺点 2) 缺点 不耐高压 ( 小于 0.5 MPa) , 管道直径有限 ( 小于 50mm) 。 堰 (1) 结构 堰板 ---- 具有不同形状的缺口 b H α 三角形堰 (2) 用途:用于测定明渠中流体的流量。

24 ( 3 )流量 对长方形堰口: 式中: b — 堰顶宽度, m ; H — 堰口高度, m 对三角形堰口:


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