伯努利方程揭示流体在重力场中流动时的能量守恒。
由伯努利方程可以看出，流速高处压力低，流速低
处压力高。
流动连续性方程
AU=C（常量） U为流速，A为横截面积 连续性方程是质量守恒定律（见质量）在流体力学
中的具体表述形式。它的前提是对流体采用连续介 质模型，速度和密度都是空间坐标及时间的连续、 可微函数。
文丘里管的湿气测量
综述
基本概念和背景介绍
湿气的定义 实际速度 折算速度 质量含气率 干率
理论机理与模型
测量基本原理 虚高理论 分析及修正 均向流模型
分相流模型
基本概念和背景介绍
什么是湿气
湿气作为气液两相流动的一种特殊形态，广泛存 在于油气开采、蒸汽发电等多种重要场合。当气 液两相流中气相体积不断增加，液相体积不断减 小，最后气相成为连续相，液相离散于其中，此 时的气液两相流动形态则为湿气。
Wg

Wg'
g
虚高的分析及其影响因子
液相质量含率的升高
加大了对气相流通面积的阻塞； 气相在对液相的加速过程中造成了 更大的压力降
虚高的分析及其影响因子
气相速度的升高
气相速度的升高，使得气液两相间的摩擦力增加，由于对液相的加速所 用，还会附加造成同液相的动量交换损失，而且这种损失随着流速的升 高而增加，从而对虚高造成影响。基于此，修正的弗劳德数Frg：
CAT
1 4
2 ρg pg
Frg
Vg gD
g 1 g
虚高理论
将文丘里管测得的两相流体差压值直接代入节流式流量计计算式，
流体密度为气相密度，得到气相的虚高质量流量 W’g为：
Wg'=
CAT
1 4
2ρg ptp
则气相质量流量就可以通过修正得到:
差压式流量测量仪表，其基本测量原理是以能量守 恒定律——伯努力方程和流动连续性方程为基础的 流量测量方法。
伯努利方程
p+ρgh+(1/2)*ρv^2=C
p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；h为铅垂高度重 力加速度。
P+ΡGH+(1/2)*ΡV^2=C
单位体积流体的压力能 p、重力势能ρg z和动能(1/2)*ρv ^2，在沿流线运动过程中，总和保持不变，即总能量守 恒。但各流线之间总能量（即上式中的常量值）可能不 同。对于气体，可忽略重力，方程简化为p+(1/2)*ρv ^2 ＝常量(p0)，各项分别称为静压 、动压和总压。显然 ， 流动中速度增大，压强就减小；速度减小， 压强就增 大；速度降为零，压强就达到最大(理论上应等于总压)。 据此方程，测量流体的总压、静压即可求得速度，成为 皮托管测速的原理。
入口截面尺寸:
圆形:入口直径 d1 = 1.129 A1m
矩形:
a 0 b0

A
0
;
a0 b0
1.0
~
2.0.
•收缩管
收缩管长度:圆形:
L1

d1
d0 2
c ot 1
2
矩形:
L1a

a1 a0 2
cot 1
2
L1b

b1
b0 2
cot 1
2
选两者中的大者
式中:θ1—收缩管的总收缩角，取20º一25º，最大不超过45 º
P1+1/2ΡV1^2+ΡGH1=P2+1/2ΡV2^2+ΡGH2
在无旋流动中，也可利用无旋条件积分欧拉方程而 得到相同的结果但涵义不同，此时公式中的常量在 全流场不变，表示各流线上流体有相同的总能量， 方程适用于全流场任意两点之间。
在粘性流动中，粘性摩擦力消耗机械能而产生热， 机械能不守恒，推广使用伯努利方程时，应加进机 械能损失项
均相流模型
均相流模型假定气液两相流体混合充分并具有单一的密度，这 样就可以将两相流体作为牛顿流体来处理。两相流体平均密度
1 1

tp g 1
虚高修正系数Φg:
g

1

1
g l


g l
分相流模型
假定气液两相完全分开的流过文丘里管，气液两相是不可压缩流体， 两相的流出系数相同，各相流过文丘里管时的压力降等于两相流体压 力降，在流动过程中不发生相变和膨胀。压力降表达式：
虚高理论
气相中夹带液相之后流过差压式流量计时的差压值，会比夹带前显著 偏高，在湿气测量中把这种现象称为虚高，定义虚高修正系数Φg如下：
g 2

ptp pg
式中： ΔPtp为两相流体流过文丘里管时的差压； ΔPg为气相单独 流过同一管段时的差压。气相的真实质量流量可等效的表示为：
Wg=
2b
2
2
选两者中的大者
式中:θ2—扩散管总张开角，取6º~8 º ，最大不超过10 º
3、除尘效率
文丘里除尘器的除尘效率取决于文丘里管的凝聚效率和旋风分离器 的脱水效率。文丘里管的凝聚效率系指因惯性碰撞、挡截和凝聚等 作用尘粒被水滴捕获的百分率。其计算方法一般采用卡尔弗特法。
3、除尘效率
VT越高，液滴被物化的越细(DL愈小)越多，尘粒的惯性力 越大，则尘粒与液滴的碰撞、凝聚的概率也越大(斯托克斯准则数 StT愈大)、凝聚效率越高。
而可以通过测量节流件前后的差压来测量流量。
测量原理
按照伯努利定律和连续性方程可建立起单相流体 流过文丘里管的质量流量与其压力降的关系式：
W= CAT 2ρp 1 4
W 为质量流量； ΔP 为文丘里管差压； AT为喉部截面积； ρ为流体密度； C为文丘里管的流出系数； ε为流体热膨胀系数； β为喉部内径d与管道内径D之比，即管径比。
d

A
0
;
a0 b0
1.0
~
2.0.
喉管长度:L0≈d0。一般情况,200mm<L0<350mm,
最大不超过800mm。
•收缩管
A Qt
1 3600 u1
u1— 收缩管进气端气体的速度， 一般取12~12. 5 m/s， 最大15 ~2 0 m/s 。
1、经典文丘里管：应用于各种介质的流量测量，具 有永久压力损失小、要求的前后直管段长段短、寿 命长等特点。
2、套管式文丘里管：主要应用于石化行业各种大口 径并且高压或者危险介质的流量测量和控制。
3、.文丘里喷嘴：适用于各种介质的测量场合，具有 永久压力损失小、要求的前后直管段长段短、寿命 长等特点，本体安装长度比经典文丘里管短。
基本概念和背景介绍
特性总结
理想状态呈雾状 液滴离散于气流 液相质量含率增加 形成环状液膜 雾状和环雾状两种流 动情况
湿气的参数
速度、压力、温度、质量 流量、容积流量
气相和液相实际速度
气相和液相折算速度
气相和液相实际速度
气相速度
Vg=Qg/Ag
其中气体的容积流量为 Qg , 气相的流通截面积为 Ag 。
液相速度
Vl=Ql/Al
其中液相的容积流量为Ql， 液相的流通截面积为Al 。
气相和液相折算速度
Vg0=Qg/A Vl0=Ql/A
其中假定各相占满整个流通截面，进而计算出的速度即为折算速度。 式中：A 为总流通截面积。
由于各相流体的实际流速很难直接测量 得到，故在气液两相流研究中常常近似 采用折算速度来表征各相流速。
要达到同样的凝聚效率，对粒径和密度较大的粉尘，VT可取小 些，反之则要取较大的VT值。因此，在气流量较大时，为保持效率 基本不变，应采用调径文氏管，以便随着气量的变化来调节喉径， 保持喉管内气流速VT基本稳定。
一般文丘里除尘器的除尘效率在80%~95%之间。

文丘里流量计用于测量封闭管道中单相稳定流体的 流量,常用于测量空气、天然气、煤气、水等流体 的流量。
质量含气率
质量含气率表示单位时间内流过某一流通截面的两相流总质 量中气相质量所占的份额，也称作干度，其定义式为
Wg
Wtp
Wg为气相质量流量；Wtp为两相流总质量流量。
测量原理
差压测流
流体流经管道内的节流件（B 段）时，流束将在节流件处形成局部收 缩，因而流速增加，静压力降低，于是在节流件前（A 段）后（C 段） 便产生了压差，压差的大小同流量大小存在着一定的函数关系，从
文丘里效应 文丘里管的应用
文丘里效应
质量连续性方程 V1A1=V2A2
A1 A2
V1<V2 p1>p2
伯努利方程
p1

1 2
V12

p2

1 2
V2 2
•喉管
A Qt 0 3600 u0
u0— 通过喉管的气体流速，一般取50一60m/s，最
大不超过80m/s。
喉管截面尺寸:
圆形：喉管直径
•扩散管
A2

Qt2 3600u2
出口截面尺寸:
Qt 2
Qt
273 t2 273 t
圆形:出口直径 d2 = 1.129 A2 m
矩形：
a 0 b0

A0
;
a0 b0
1.0 ~
2.0.
•扩散管
扩散管长度：圆形：L2

d2
2
d0
c ot 2
2
矩形：
L

b 2
b 0

cot 2
缺点：喉管和进口/出口一样材质,流体对喉管的冲刷 和磨损严重，无法保证长期测量精度。结构长度必 须按ISO-5167规定制造, 否则就达不到所需精度, 由于 ISO-5167对经典文丘里的严格结构规定, 使得它的流 量测量范围最大/最小流量比很小, 一般在 3 – 5 之间. 很难满足流量变化幅度大的流量测量.