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流速和流量测量的基本原理及特点

❖ 常见流量计的种类及性能 参见教材第197页表4-1。
❖4.流量计及其主要参数 ❖用于测量流量的计量器具称 为流量计。有一次装置和二次 仪表组成。 ❖流量计的主要技术参数有: ❖流量测量范围上限值: A=a×10n ❖其中 a=1.0,1.25,1.6,2.0,2.5,3.2,4 .0,5.1,(6.0),6.3,8.0 ❖差压测量范围上限值
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容积式计量表
椭圆齿轮 流量计
腰轮流量 计
活塞式 流量计
括板式流 量计
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❖ 2.流速法 原理:速度型流量计以流体一元流动
的连续方程为理论依据,即当流通截面 确定时,流体的体积流量与截面上的平 均流速成正比。
形式:差压式、转子式、涡轮式、层 流式,电磁式、声波式
特点:使用性能好,精度高;可用于 高温、高压介质的测量,流动状态、Re 对测量的影响大。
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皮托管
均速管
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❖ 测速管的安装
❖ 1.必须保证测量点位于均匀流段,一般要求测 量点上、下游的直管长度最好大于50倍管内径, 至少也应大于8~12倍。
❖ 2.致负偏差。

3.测速管的外 即d0<d/50。

d0
不应
超过



d
的1/50,
❖ 测速管对流体的阻力较小,适用于测量大直径
管道中清洁气体的流速,若流体中含有固体杂
质时,易将测压孔堵塞,故不易采用。此外,
测速管的压差读数较小,常常需要放大或配微
压计。
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4.3节流式流量计
❖ 4.3.1测量原理与流量方程 ❖ 节流式流量计是利用流体流经节流元件产生的压力差
来实现流量测量的。将节流件垂直安装在管道中,以 一定取压方式测取孔板前后两端的压差,并与压差计 相连,即构成节流式流量计。
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❖ 应当指出,无论哪一种流 量计,都有一定的适用范 围,对流利的特性以及管 道条件都有特定的要求。 目前生产的容积法和速度 法流量计,都要求满足下 列条件:
❖ ① 流体必须充满管道内 部,并连续流动;
❖ ②流体在物理上和热力学 上是单相的,流经测量元 件时不发生相变;
❖ ③流体的速度一般在音速 以下。
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❖ 内管所测的是流体在A处的局部动能和静压能之和,
称为总压能。 测速管内管A处:
pA
p
1
.
u2
2
由于外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行,所以外
管仅测得流体的静压能,即外管B处:
pB p
U形压差计实际反映的是内管冲压能和外管静压能之差,

pp Ap B( p1 2u .2) p1 2u .2
流速和流量测量的基本原理及 特点
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❖ 本章主要内容: ❖ 4.1概述 ❖ 4.2测速管 ❖ 4.3节流式流量计 ❖ 4.4转子流量计 ❖ 4.5涡轮流量计 ❖ 4.6电磁流量计 ❖ 4.7靶式流量计 ❖ 4.8超声波式流量计 ❖ 4.9涡街流量计 ❖ 4.10哥利奥里式流量计
本章重点:
1.节流式流量计的工作原 理、特点、流量方程的推 导、标准节流装置、参数 分析。
流动状态的多样性: 流体流动状态 的多样性表现在层流与紊流, 明渠流与 管流, 充满流与非充满流,旋转流与脉 动流。
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❖ 4.1.2流量测量方法
❖ 1.容积法 原理:容积型流量计测量流量的基本依据是,
单位时间内被测流体充满(或排出)某一定容容 器的次数。即有
qv= n·V 式中, V为定容容器的容积,n为单位时间 内被测流体充满(或排出)定容容器的次数 。 形式:椭圆齿轮式、腰轮式、刮板式、活塞 式等 。 特点:流动状态对测量的影响小,精度高; 有一定的压力损失;不宜用于高温、高压、脏 污介质的测量。
则该处的局部速度为
v
2p
修正后的流量公式v: 2p一般取 0.98
对于可压缩流体v:(1-)122p
❖ 由此可知,测速管实际测得的是流体在管截面某处的点速 度,因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。若 要获得流量,可对速度分布曲线进行积分。也可以利用皮 托管测量管中心的最大流速,利用图所示的关系查取最大 速度与平均速度的关系,求出管道与Re的关系、截面的平 均速度,进而计算出流量,此法较常用。
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❖ 3.质量法 这类流量计以测量与流体质量有关的物理效
应为基础,分为直接式、推导式和温度压力补 偿式三种。
直接式质量流量计利用与质量流量直接有关 的原理(如惯性系中的牛顿第二定律)进行测量。
❖ 推导式质量流量计是同时测取流体的密度和体 积流量,通过运算而推导出质量流量的。一般, 它由速度型流量计和密度计组合而成。。 温度压力补偿式质量流量计也可看成是一种 推导式质量流量计,只是它不配用密度计,而 是利用温度、压力与密度之间的关系,将温度、 压力的测量值转换为密度,再与体积流量进行 运算而得到质量流量。
2.转子流量的工作原理及 特点、刻度换算。
3.其他流量计的基本原理 和特点。
本章难点:节流式流量计 的流量方程2 的推导。
4.1概述
❖ 4.1.1流体与流量
❖ 流体: 是指具有流动性能的物质,一般可以认为是气体 和液体的总称。
❖ 流量: 是指单位时间内通过某截面的流体数量,称瞬 时流量。它可用质量单位表示,也可用体积单位表示, 分别称为质量流量(kg/s)和体积流量(m3/s) 。
B=b ×10n
其中b=1.0,1.6,2.5,4.0,6.0
压力损失:用流9 量计进、出口 的静压差表示。
4.2测速管
❖ 测速度的结构与测量原理 测速管又称皮托(Pitot) 管,如图所示,是由两根弯成直角的同心套管组成, 内管管口正对着管道中流体流动方向,外管的管口 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。测速管的内管与外管分别与U形压差计相 连。
❖ 体积流量表达式为: qv vA
❖ 质量流量表达式为:
qm vA
❖ 测量某一段时间内流过的流体量,即瞬时流量对时间
的积分,称之流体总量。
Qv
t2 t1
q v dt
Q m
t2 t1
q
m
dt
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❖ 流体性质和流体运动的复杂性 流体性质多样性 : 流体性质的多样
性表现在密度、粘度不同,单相流、多 相流之分,可压缩性的强弱,牛顿流体 与非牛顿体管路系统的多样性,管道形状, 壁面光滑程度。
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