流速與流量的測(cè)定.pptVIP

回憶上節(jié)內(nèi)容,流體阻力的大小與流體本身的物理性質(zhì)、流動(dòng)狀況、壁面的形狀等因素有關(guān)。,直管阻力,式中 ： le 當(dāng)量長(zhǎng)度,式中 ： -局部阻力系數(shù),1）當(dāng)量長(zhǎng)度法,2）局部阻力系數(shù)法,查數(shù)據(jù)表, 以機(jī)械能衡算方程為基礎(chǔ)的測(cè)定方法，應(yīng)用公式：,2.4 流速和流量測(cè)定, 流體的速度和流量測(cè)定是一個(gè)重要的測(cè)量參數(shù)； 測(cè)量用的方法和流量計(jì)的種類(lèi)很多。,1. 測(cè)速管（畢托管 Pitot ）: 測(cè)管路中流體的點(diǎn)流速 (1) 結(jié)構(gòu) 同心套管、壓差計(jì) 。,(2) 測(cè)量原理 未放測(cè)速管時(shí)，截面各點(diǎn)均為靜壓能。 放入測(cè)速管后， 外管：開(kāi)口平行于流向 pB靜壓能； 內(nèi)管：開(kāi)口垂直于流向 pA滯點(diǎn)壓力。 滯點(diǎn)壓力(沖壓能) =靜壓能+動(dòng)能,CP：校正系數(shù)，一般取0.981.00 (實(shí)測(cè)) 流量計(jì)標(biāo)定：校正流量計(jì)的過(guò)程。 (3) 使用方法,1) 測(cè)量點(diǎn)速度 問(wèn)題：如何測(cè)平均流速、流量、速度分布 平均流速：放于管中心處，測(cè)出 umax， 層流： 湍流：,a）管口截面： 嚴(yán)格垂直于流體的流動(dòng)方向；,b）測(cè)量點(diǎn)選擇： 在穩(wěn)定流動(dòng)段（直管段）， 且前后直管各50d , 至少 8-12d；,c）畢托管直徑： 外徑不超過(guò)管徑的1/50；,d）測(cè)量氣體時(shí)： 壓力變化不超過(guò)15%； 要求氣體流速 5 m/s；,e）壓差較小時(shí)： 可配合微差壓差計(jì)使用。,3) 適用條件 大直徑管路，流體含固體雜質(zhì)時(shí)不宜采用。,2) 安裝,4）畢托管的優(yōu)點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 使用方便； 流體的機(jī)械能損失很少。 5）畢托管的局限性： 測(cè)速管較多地用于測(cè)量氣體流場(chǎng)中某點(diǎn)的速度； 測(cè)壓孔易堵塞。,2. 孔板流量計(jì) (1) 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 1) 結(jié)構(gòu) 孔板：測(cè)量元件； 縮脈：孔板后1/32/3 d 處。,壓差計(jì)兩種取壓方式： 縮脈取壓：孔板前1d 孔板后0.5d處。 角接取壓：孔板前后，并盡量靠近孔板。 工業(yè)上，常用角接取壓。 2) 特點(diǎn)：節(jié)流式流量計(jì) (恒截面，變壓差),(2) 測(cè)量原理 在上圖所示的1-1、2-2面間列機(jī)械能衡算方程：,若不考慮阻力損失，有：,或,考慮阻力損失，并以孔口流速u(mài)0代替縮脈處速度u2，則有：,又, 流量系數(shù)或孔流系數(shù),式中：,直徑比,(3) 安裝要求 1) 穩(wěn)定段長(zhǎng)度：上游1540d，下游5d處； 2) 不宜安裝在要求阻力很小處(如泵入口)。 (4) 主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、使用方便，造價(jià)低； 缺點(diǎn)：永久阻力損失大（實(shí)測(cè)壓差的75%）。,說(shuō)明：當(dāng)被測(cè)流體為氣體時(shí),氣體膨脹系數(shù)，是壓力比、絕熱指數(shù)級(jí)直徑比的函數(shù)，可查表得到。,問(wèn)題：怎樣求流體流量？,試差法,步驟：,例題：以孔板流量計(jì)測(cè)量某氣體的流量。已知?dú)怏w溫度為400，表壓力為1.962 MPa，管內(nèi)徑為190 mm，孔板內(nèi)徑為130 mm。在此條件下氣體的密度為6.82 kg/m3，粘度為23.7510-6PaS，孔板前后的壓差為58.86 KPa，試求氣體的質(zhì)量流量（設(shè)氣體的膨脹系數(shù)=1）,d0/d1=0.13/0.19=0.68,假設(shè)C0在定值區(qū)域內(nèi)，用d0/d1值由圖中查的C0=0.68,而：,校核Re及C0,解：,查表的C0=0.68，與假設(shè)一致，故假設(shè)正確。,3. 文丘里流量計(jì) (1) 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 1) 結(jié)構(gòu),2) 特點(diǎn) 節(jié)流式流量計(jì) (恒截面，變壓差),(3) 安裝要求 穩(wěn)定段長(zhǎng)度：上游50d，下游10d。 (4) 主要優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：永久阻力損失小(實(shí)測(cè)壓差p1-3的10%)； 缺點(diǎn)：造價(jià)較高，本身尺寸較長(zhǎng)。,(5) 孔板流量計(jì)和文丘里流量計(jì) 1) 只能測(cè)平均流速，不能測(cè)速度分布； 2) 采用試差法求流量系數(shù)Cv 或 C0； 3) 可繪制校正曲線(xiàn)，直接查取壓差-流量關(guān)系。,4. 轉(zhuǎn)子流量計(jì) (1) 結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 1）結(jié)構(gòu) 錐形體（錐角約40）； 轉(zhuǎn)子（密度大于流體密度）。,2) 特點(diǎn)： 變截面，恒壓差。,從轉(zhuǎn)子的懸浮高度直接讀取流量數(shù)值。,它由一個(gè)截面積自下而上逐漸擴(kuò)大的錐形玻璃管構(gòu)成。,列1-1及2-2間的機(jī)械能衡算方程：,(2) 測(cè)量原理 原理：轉(zhuǎn)子在流體中受力平衡 對(duì)控制體(含轉(zhuǎn)子的圓柱體)作力衡算：,轉(zhuǎn)子體積,流體流動(dòng)方向,轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量系數(shù),(3) 流量計(jì)的校正 1) 刻度標(biāo)準(zhǔn)(廠(chǎng)家)：液體 20、 水； 氣體 20、101325 Pa的空氣。,2) 條件變化時(shí)，校正方法： * 測(cè)不同種類(lèi)流體時(shí)， a）校正密度 同一刻度下，,S2：環(huán)隙截面積,b）實(shí)驗(yàn)，重新標(biāo)定刻度-流量曲線(xiàn)(常用方法） * 量程不符時(shí)， 改變轉(zhuǎn)子f、Vf、Sf,3) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的量程,4) 阻力損失,(5) 使用 1) 用于清潔或腐蝕性流體測(cè)量； 2) 玻璃管不耐高溫、高壓，易碎； 3) 開(kāi)啟時(shí)，應(yīng)緩慢調(diào)節(jié)流量閥。,1) 必須垂直安裝（只能測(cè)垂直管中流量）； 2) 必須保證轉(zhuǎn)子位于管中心； （轉(zhuǎn)子上刻有斜槽） 3) 各種流量計(jì)在管路中的安裝； 為便于檢修，各種流量計(jì)均應(yīng)有旁路。,(4) 安裝,1) 優(yōu)點(diǎn) 阻力損失小，測(cè)量范圍寬， 流量計(jì)前后不需穩(wěn)定管段。,(6) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn),2) 缺點(diǎn) 不耐高壓 (小于0.5 MPa)， 管道直徑有限 (小于50mm)。,5. 堰,結(jié)構(gòu) 堰板- 具有不同形狀的缺口,(2) 用途：用于測(cè)定明渠中流體的流量。,（3）流量,對(duì)長(zhǎng)方形堰口：,式中：b 堰頂寬度，m； H 堰口高度，m,對(duì)三角形堰口：,柏努利方程應(yīng)用中有關(guān)截面選在內(nèi)側(cè)、外側(cè)對(duì)方程中各項(xiàng)數(shù)值的影響,1,1,2,2,U1, P1, Z1,U1, P1, Z1,U2, P2, Z2,U2, P2, Z2,u,一、各截面上流速的選擇 u1=0; u2=0 依據(jù)：大截面處流速為零 u1=u; u2=u 二、各截面上高度Z的取值 Z1=Z1；Z2=Z2,三、關(guān)于阻力損失的取值,四、各截面上壓力的取值,管進(jìn)口內(nèi)、外側(cè)壓力不相等,在1-1至1-1之間列方程,靜壓能的減少用來(lái)克服入口阻力損失及轉(zhuǎn)換為動(dòng)壓能！,管出口內(nèi)、外側(cè)壓力相等,在2-2至2-2之間列方程,動(dòng)壓能的減少剛好用來(lái)克服出口阻力損失！,習(xí)題： 如附圖所示，常溫水由一敞口儲(chǔ)罐用泵送入塔內(nèi)，水的流量為20m3/h，塔內(nèi)壓力為196 KPa（表壓）。泵的吸入管長(zhǎng)度為5m，管徑為1084，泵出口到塔進(jìn)口之間的管長(zhǎng)為20 m，管徑為573.5。塔進(jìn)口前的截止閥半開(kāi)。求此管路系統(tǒng)輸送水所需的外加機(jī)械能，取相對(duì)粗糙度/d=0.001。,