第三节流量测量.ppt

第一章 流体流动与输送 第三节 流量测量 流体的流量是化工生产过程中的重要参数之一，为了控制生产过程能定态进行，就必须经常了解操作条件，如压强、流量等，并加以调节和控制。进行科学实验时，也往往需要准确测定流体的流量。测量流量的仪表是多种多样的，下面仅介绍几种根据流体流动时各种机械能相互转换关系而设计的流速计与流量计。 一、测速管 测速管又称皮托(Pitot)管，如图所示。它是由两根弯成直角的同心套管所组成，管的管口是封闭的，在外管前端壁面四周开有若干测压小孔，为了减小误差，测速管的前端经常做成半球形以减少涡流。测量时，测速管可以放在管截面的任一位置上，并使其管口正对着管道中流体的流动方向，外管与内管的末端分别与液柱压差计的两臂相连接。 测速管的优点是对流体的阻力较小，适用于测量大直径管路中的气体流速。测速管不能直接测出平均流速，且读数较小，常需配用微差压差计。当流体中含有固体杂质时，会将测压孔堵塞，故不宜采用测速管。 二、孔板流量计 在管道里插入一片与管轴垂直并带有通常为圆孔的金属板，孔的中心位于管道的中心线上，如图所示。这样构成的装置，称为孔板流量计。孔板称为节流元件。 当流体流过小孔以后，由于惯性作用，流动截面并不立即扩大到与管截面相等，而是继续收缩一定距离后才逐渐扩大到整个管截面。流动截面最小处称为缩脉。流体在缩脉处的流速最高，即动能最大，而相应的静压强就最低。因此，当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量愈大，所产生的压强差也就愈大。所以利用测量压强差的方法来度量流体流量。 孔板流量计的结构简单，制造、安装、使用均较方便，在工程上被广泛采用。但液体通过孔板时局部阻力大。 三、文丘里(Venturi)流量计 为了减少流体流经节流元件时的能量损失，可以用一段渐缩、渐扩管代替孔板，这样构成的流量计称为文丘里流量计或文氏流量计，如图所示。 文丘里流量计上游的测压口(截面d处)距管径开始收缩处的距离至少应为二分之一管径，下游测压口设在最小流通截面。处(称为文氏喉)。由于有渐缩段和渐扩段，流体在其内的流速改变平缓，涡流较少，喉管处增加的动能可于其后渐扩的过程中大部分回成静压能，所以能量损失就比孔板大大减少。 文丘里流量计能量损失小，为其优点，但各部分尺寸要求严格，需要精细加工，所以造价也就比较高。 四、转子流量计 转子流量计是由一支上粗下细的微锥形玻璃管及直径略小于玻璃管直径用金属或其他固体材料制成的转子（又称为浮子）所构成，转子材料的密度应大于被测流体的密度。 当流量为零时，转子处于玻璃管的底部。当有一定流量液体流过时，流体自下而上流过转子与玻璃管壁间的环隙截面。在一定的流量下，转子上升到一定高度，由转子两端的压差所造成的向上推动力等于转子所受重力与浮力差，转子将稳定悬浮于该高度位置上。 孔板、文氏流量计与转子流量计的主要区别在于： 前面两种的节流口面积不变，流体流经节流口所产生的压强差随流量不同而变化，因此可通过测量计的压差计读数来反映流量的大小，这类流量计统称为差压流量计； 后者是使流体流经节流口所产生的压强差保持恒定，而节流口的面积随流量而变化，由此变动的截面积来反映流量的大小，即根据转子所处位置的高低来读取流量，故此类流量计又称为截面流量计。