流体流动7-流量与流速测量讲义.pptVIP

1.7流速和流量的测定 ——柏努利方程的某种应用举例 流体的流量：重要的参数之一 工业流量测量的方法 1、速度式流量测量方法： 直接测出管道内流体的流速（平均流速），一次作为流量测量的依据 差压式（节流式）：孔板、喷嘴、文丘里、转子、毕托、动压平均管等 叶轮式：水表、涡轮流量计 电磁式： 超声波式； 旋涡或涡街式 2、容积式流量测量方法： 通过测量单位时间内经过流量仪表排出的流体的固定容积V的数目来实现的 qv=nV 容积式流量计： 椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量计、湿式流量计等 3、通过直接或间接的方法测量单位时间内流过管道截面的流体质量数 叶轮式质量流量计，温度、压力自动补偿流量计等 其他手段： 热线测速仪 激光多普勒测速仪 摄像机等 一、毕托管（皮托管、测速管） Pitot tube 1732年：Henri Pitot发明了毕托管 1856年：Henri Darcy完善了毕托管 1、结构 2、测速原理 B点：驻点，速度为零 B点的总势能应等于A点的势能与动能之和 利用驻点B与A点的势能差可以测得管中的流速 毕托管制造精度影响测量的准确度 则需乘上一个校正系数C 对于标准测速管：C=1 通常取C=0.98~1 3、毕托管的特点 点速度（局部速度） …轴向线速度 可测得沿截面的速度分布 测流量的步骤 由截面的速度分布或测量管中心的最大流速 根据最大速度与平均速度的关系，求出截面的平均流速 求出流量 图1-51 4、毕托管的安装 （1）测量点位于均匀流段，即测量位置应放在充分发展的流动中 测量点的上、下游各有50d以上长度（d为管径）的直管距离 （2）毕托管口截面严格垂直于流动方向 （3）dod/50 （4）采用微压差计：如气体 5、毕托管的应用和注意事项： 广泛用于船舶和飞行体的测速 １９７４年在美国纽约Ｔｈｉｅｌｓ附近发生的波音７２７坠毁事故 皮托管和静压口的结冰，经常会形成固态的阻碍物，将会使高度、空速、垂直速度及各种仪表发出错误的数据指示，而直接威胁飞行安全 当飞行员看到飞机的任何部位出现结冰现象时，就应假设飞机的静压口已经出现结冰累积 二、孔板流量计 1、结构： 锐孔板 U型压差计 2、测量原理 缩脉处流速最大，而压强最小 当流体以一定的流量通过小孔时，就产生一定的压强差，流量愈大，所产生的压强差也愈大 分析： 以孔口速度u0代替上式中的u2 由连续性方程 u1A1=u0A0 令 u1=mu0 U型压差计： P1-P2=Rg(?i-?) C0称为孔板的流量系数（孔流系数） 则 …孔板的流量计算式 3、孔板流量计的特点 （1）只能用于测量流量，不能用以测定速度分布 （2）特点：恒截面、变压差 （3）流量系数C0 ： 引入：形式与实质 C0的影响因素：面积比m、流动情况Red、测压口引出位置、孔口形状、加工精度（加工光洁度、孔板厚度）、收缩与阻力等 C0的数值只能通过实验求得 标准孔板，C0=f（Red，m） Red是以管径计算的雷诺数 实验所得的C0 当Red增大到一定值后，C0不再随Red而变，成为一个仅决定于m的常数 （4）阻力损失大…缺点 缩脉后流道突然扩大：形成大量旋涡值 孔板流量计的阻力损失hf，hf正比于R，即说明R是以机械能损失为代价取得的 缩口愈小，孔口速度u0愈大，读数R愈大，阻力损失也随之增大 选择适当的面积比m以期兼顾适宜的读数和阻力损失 （5）确定孔径do按要求的最大流量设计，核算C0是否在常数区应以最小流量为准 （6）优点：结构简单，制造、安装、使用较为方便，工程上应用广泛 4、孔板流量计的安装与测量范围 （1）安装： 上游：（15～40）d 下游：5d 标准孔板厚度≤0.05d，d0≤0.08d，约为6～12mm （2）测量范围 当C0为常数时，qv2与R呈正比 流量的少量变化将导致读数R的较大变化，表示测量时灵敏度较大、准确度较好 同时流量计所允许的测量范围较窄 取决于视差和U型压差计的长度，存在着Rmax和Rmin （3）测压口引出 角接法：取压口开在法兰前后，法兰和孔板可配套供应 eccentric orifice 径接法：上游取压口距孔板1d处 下游取压口距孔板1/2d处 孔板 孔板流量计  orifice plate