化工原理 第一章第三節(jié)流體流動

化工原理第一章第三節(jié)流體流動2023/7/31第1頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月流量計變壓頭流量計變截面流量計

將流體的動壓頭的變化以靜壓頭的變化的形式表示出來。一般，讀數(shù)指示由壓強差換算而來。如：測速管、孔板流量計和文丘里流量計

流體通過流量計時的壓力降是固定的，流體流量變化時流道的截面積發(fā)生變化，以保持不同流速下通過流量計的壓強降相同。如：轉(zhuǎn)子流量計

2023/7/31第2頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月

一、測速管

1、測速管（皮托管）的結(jié)構(gòu)2023/7/31第3頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月2、測速管的工作原理對于某水平管路，測速管的內(nèi)管A點測得的是管口所在位置的局部流體動壓頭與靜壓頭之和，稱為沖壓頭。B點測得為靜壓頭沖壓頭與靜壓頭之差2023/7/31第4頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月壓差計的指示數(shù)R代表A，B兩處的壓強之差。若所測流體的密度為ρ，U型管壓差計內(nèi)充有密度為ρ’的指示液，讀數(shù)為R?！獪y速管測定管內(nèi)流體的基本原理和換算公式

實際使用時c=0.98~1.00

2023/7/31第5頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月3、使用皮托管的注意事項1）測速管所測的速度是管路內(nèi)某一點的線速度，它可以用于測定流道截面的速度分布。2）一般使用測速管測定管中心的速度，然后可根據(jù)截面上速度分布規(guī)律換算平均速度。3）測速管應放置于流體均勻流段，且其管口截面嚴格垂直于流動方向，一般測量點的上，下游最好均有50倍直徑長的直管距離，至少應有8~12倍直徑長的直管段。4）測速管安裝于管路中，裝置頭部和垂直引出部分都將對管道內(nèi)流體的流動產(chǎn)生影響，從而造成測量誤差。因此，除選好測點位置，盡量減少對流動的干擾外，一般應選取皮托管的直徑小于管徑的1/50。2023/7/31第6頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月二、孔板流量計1、孔板流量計的結(jié)構(gòu)R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2

孔板流量計2023/7/31第7頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月2、孔板流量計的工作原理流體流到孔口時，流股截面收縮，通過孔口后，流股還繼續(xù)收縮，到一定距離（約等于管徑的1/3至2/3倍）達到最小，然后才轉(zhuǎn)而逐漸擴大到充滿整個管截面，流股截面最小處，速度最大，而相應的靜壓強最低，稱為縮脈。因此，當流體以一定的流量流經(jīng)小孔時，就產(chǎn)生一定的壓強差，流量越大，所產(chǎn)生的壓強差越大。因此，利用測量壓強差的方法就可測量流體流量。

在1-1’和2-2’間列柏努利方程，略去阻力損失

2023/7/31第8頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月CD：孔流系數(shù)。取決于截面比A0/A1,管內(nèi)雷諾數(shù)Re1,孔口的形狀及加工精度等。2023/7/31第9頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月與合并

用孔板前后壓強的變化來計算孔板小孔流速u0的公式

U型管壓差計讀數(shù)為R，指示液的密度為ρA

2023/7/31第10頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月C0----孔流系數(shù)，C0=f(

A0/A1,Re1

)

2023/7/31第11頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月

當Re1超過某界限值時，C0不再隨Re1而變，C0=const，此時流量就與壓差計讀數(shù)的平方根成正比，因此，在孔板的設(shè)計和使用中，希望Re1大于界限值。3、孔板流量計的優(yōu)缺點優(yōu)點：構(gòu)造簡單，安裝方便

缺點：流體通過孔板流量計的阻力損失很大孔板的縮口愈小，孔口速度愈大，讀數(shù)就愈大，阻力損失愈大。所以，選擇孔板流量計A0/A1的值，往往是設(shè)計該流量計的核心問題。2023/7/31第12頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月三、文丘里流量計管道中的流量為

優(yōu)點：阻力損失小，大多數(shù)用于低壓氣體輸送中的測量

缺點：加工精度要求較高，造價較高，并且在安裝時流量計本身占據(jù)較長的管長位置。2023/7/31第13頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月四、轉(zhuǎn)子流量計1、轉(zhuǎn)子流量計的結(jié)構(gòu)及工作原理

2、流量公式

假設(shè)在一定的流量條件下，轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)，截面2-2’和截面1-1’的靜壓強分別為p2和p1,若忽略轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的切向力2023/7/31第14頁，課件共16頁，創(chuàng)作于2023年2月CR為轉(zhuǎn)子流量計的流量系數(shù)，AR為環(huán)隙面積

流量與環(huán)隙面積有關(guān)，在圓錐形筒與浮子的尺寸固定時，AR決定于浮子在筒內(nèi)的位置，因此，轉(zhuǎn)子流量一般都以轉(zhuǎn)子的位置來指示流量，而將刻度標于筒壁上。

轉(zhuǎn)子流量計在出廠時一般是根據(jù)20℃的水或20℃、0.1MPa下的空氣進行實際標定的，并將流量值刻在玻璃管上。

使用時若流體的條件與標定條件不符時，應實驗標定或進行刻度換算。

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