第4章 流量测量PPT讲稿.ppt
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1、第4章 流量测量第1页,共84页,编辑于2022年,星期二层流层流 和和 紊流紊流 流体在细管中的流动形式可分为层流和紊流体在细管中的流动形式可分为层流和紊流两种。流两种。所谓所谓层流层流(laminar flow)就是流体在细管中就是流体在细管中流动的流动的流线平行于管轴流线平行于管轴时的流动。时的流动。所谓所谓紊流紊流(turbulent flow)就是流体在就是流体在细管中流动的细管中流动的流线相对混乱流线相对混乱的流动。的流动。雷诺数雷诺数是表征流体惯性力与黏性力之比的无量是表征流体惯性力与黏性力之比的无量纲量,利用雷诺数可以判断流动的形式。如果雷诺纲量,利用雷诺数可以判断流动的形式。
2、如果雷诺数小于某一值时,可判断为层流,而大于此值时则数小于某一值时,可判断为层流,而大于此值时则判断为紊流。判断为紊流。第2页,共84页,编辑于2022年,星期二在层流流动状态下,流速分布是以在层流流动状态下,流速分布是以管轴为中心线的管轴为中心线的轴对称抛物线轴对称抛物线分分布。布。在紊流流动状态下,管内流速在紊流流动状态下,管内流速同样是以管中心线轴对称的分同样是以管中心线轴对称的分布,但是其分布呈布,但是其分布呈指数曲线指数曲线形形式。式。第3页,共84页,编辑于2022年,星期二4-1 4-1 概述概述流量(瞬时流量)流量(瞬时流量)体积流量体积流量qv(m3/s)质量流量质量流量qm
3、(kg/s)累积流量累积流量 一、基本概念一、基本概念qm=qv第4页,共84页,编辑于2022年,星期二l速度式:速度式:涡轮式涡轮式 涡街式涡街式 电磁式电磁式 超声波式超声波式l容积式:容积式:椭圆齿轮式椭圆齿轮式 腰轮式腰轮式 刮板式刮板式 l其它:其它:热式热式 质量式质量式(科氏力科氏力)二、流量测量的主要方法和分类二、流量测量的主要方法和分类 节流变压降式:节流变压降式:孔板孔板 喷嘴喷嘴n差压式差压式 动压管式:动压管式:毕托管毕托管 均速管均速管 节流变截面节流变截面(阻力式阻力式):浮子浮子 靶式靶式第5页,共84页,编辑于2022年,星期二第6页,共84页,编辑于2022
4、年,星期二电磁流量计电磁流量计涡街流量计涡街流量计超声波流量计超声波流量计质量流量计质量流量计转子流量计转子流量计涡轮流量计涡轮流量计第7页,共84页,编辑于2022年,星期二第8页,共84页,编辑于2022年,星期二第9页,共84页,编辑于2022年,星期二4-2 4-2 差压式流量测量差压式流量测量一、节流变压降式流量计一、节流变压降式流量计二、标准节流装置二、标准节流装置三、其他差压式流量计三、其他差压式流量计 第10页,共84页,编辑于2022年,星期二一、节流变压降式流量计一、节流变压降式流量计n节流测量原理节流测量原理:流体流过阻力件流体流过阻力件(节流件节流件)因流束的收因流束的
5、收缩而造成压力变化。缩而造成压力变化。对于一定形状和尺寸的阻力件,一定的测压位置和前后直管段,在对于一定形状和尺寸的阻力件,一定的测压位置和前后直管段,在一定的流体参数情况下,一定的流体参数情况下,阻力件前后的差压阻力件前后的差压与与体积流量体积流量之间有一之间有一定的函数关系。定的函数关系。第11页,共84页,编辑于2022年,星期二1:节流装置:节流装置2:压力信号传送管路:压力信号传送管路3:差压仪表:差压仪表第12页,共84页,编辑于2022年,星期二设设流流经经水平管道的流体水平管道的流体为为不可不可压缩压缩性流体,并忽略流性流体,并忽略流动动阻力阻力损损失,失,对对截面截面1、2写
6、出下列伯努利方程和流体的写出下列伯努利方程和流体的连续连续性方程:性方程:流体流经截面流体流经截面2的体积流量为:的体积流量为:n流量公式流量公式 (流量与差压之间的关系式)(流量与差压之间的关系式)教材教材7575页公式页公式(4-7)(4-7)与与(4-8)(4-8)有误?有误?第13页,共84页,编辑于2022年,星期二联立求解,可得体积流量:联立求解,可得体积流量:注意:注意:要测出截面要测出截面2处的静压力处的静压力p2和和d是很困难的;是很困难的;d是最小流束的截面直径;是最小流束的截面直径;没有考虑流动过程中的压力损失,而实际流量小于理论值。没有考虑流动过程中的压力损失,而实际流
7、量小于理论值。第14页,共84页,编辑于2022年,星期二流出系数流出系数C和流量系数和流量系数值一般由实验决定,值一般由实验决定,影响影响因素有:因素有:节流件的形式、节流件的形式、值、雷诺数、值、雷诺数、管道粗糙度及取压方式等。管道粗糙度及取压方式等。修正后的流量公式:修正后的流量公式:流量系数流量系数直径比直径比第15页,共84页,编辑于2022年,星期二可压缩流体的流量公式:可压缩流体的流量公式:节流件前的流体密度节流件前的流体密度流束膨胀系数流束膨胀系数第16页,共84页,编辑于2022年,星期二n流量测量的温度压力补偿流量测量的温度压力补偿(为什么?)(为什么?)第17页,共84页
8、,编辑于2022年,星期二第18页,共84页,编辑于2022年,星期二二、标准节流装置二、标准节流装置n流体和管道条件流体和管道条件:只适用于测量圆形截面管道中的单相、只适用于测量圆形截面管道中的单相、均质流体的流量,流体流经节流件前应均质流体的流量,流体流经节流件前应达到充分紊流,流速为亚音速。达到充分紊流,流速为亚音速。第19页,共84页,编辑于2022年,星期二n组组 成成:标准节流件取压装置直管段:标准节流件取压装置直管段1上游侧第二个局部阻力件;上游侧第二个局部阻力件;2上游侧第一个局部阻力件上游侧第一个局部阻力件3节流件;节流件;4下游侧第一个局部阻力件下游侧第一个局部阻力件第20
9、页,共84页,编辑于2022年,星期二1标准节流件标准节流件n标准孔板标准孔板 n标准喷嘴标准喷嘴第21页,共84页,编辑于2022年,星期二n标准孔板标准孔板E=0.020.05De=0.0050.02Dd=12.5mm第22页,共84页,编辑于2022年,星期二n标准喷嘴标准喷嘴 圆弧形的收缩部分和圆筒形的喉部组成第23页,共84页,编辑于2022年,星期二 (a)高比值高比值(0.250.8)(b)低比值低比值(0.20.5)长径喷嘴长径喷嘴 第24页,共84页,编辑于2022年,星期二n标准孔板和标准喷嘴性能比较标准孔板和标准喷嘴性能比较:1 1)标准孔板比标准喷嘴加工方便、安装容)标
10、准孔板比标准喷嘴加工方便、安装容易、省料、造价低;易、省料、造价低;2 2)测量高温高压蒸汽或具有腐蚀性流体时,)测量高温高压蒸汽或具有腐蚀性流体时,喷嘴较孔板合适;喷嘴较孔板合适;3 3)孔板测量误差较喷嘴大,压力损失也比标)孔板测量误差较喷嘴大,压力损失也比标准喷嘴大。准喷嘴大。第25页,共84页,编辑于2022年,星期二n取压方式取压方式 n标准取压装置标准取压装置 1)角接取压装置角接取压装置 2)法兰取压装置法兰取压装置 2取压方式和取压装置取压方式和取压装置第26页,共84页,编辑于2022年,星期二n取压方式取压方式 D1/2D第27页,共84页,编辑于2022年,星期二n角接取
11、压装置角接取压装置第28页,共84页,编辑于2022年,星期二n法兰取压装置法兰取压装置 第29页,共84页,编辑于2022年,星期二第30页,共84页,编辑于2022年,星期二 由局部阻力件形式、节流件类型以及直径由局部阻力件形式、节流件类型以及直径比决定。比决定。3节流件前后的直管段节流件前后的直管段1上游侧第二个局部阻力件;上游侧第二个局部阻力件;2上游侧第一个局部阻力件上游侧第一个局部阻力件3节流件;节流件;4下游侧第一个局部阻力件下游侧第一个局部阻力件第31页,共84页,编辑于2022年,星期二n1、下列属于差压式流量测量方法的是()A、涡轮流量计 B、节流式流量计 C、超声波流量计
12、 D、刮板流量计B 课堂练习第32页,共84页,编辑于2022年,星期二n2、对标准节流装置的直管道长度要求是()A、直管段越长越好 B、直管段越短越好 C、对长度没有特殊的要求 D、由管道上的阻力件形式和值决定D第33页,共84页,编辑于2022年,星期二n3、标准节流装置可以测量()A、矩形截面管道中的空气流量 B、圆形截面管道中的混合物的流量 C、圆形截面管道中流动缓慢的水的流量 D、圆形截面管道中充分紊流的液态流体流量D D第34页,共84页,编辑于2022年,星期二n4、正确的流量公式为()A、B、C、D、ACAC第35页,共84页,编辑于2022年,星期二n5、流体流经节流件时产生
13、压力损失,则与压力损失有关的因素是()A、节流件形式、直径比 B、节流件形式、直径比、流速 C、节流件形式、测量直管段长度 D、节流件形式、测量直管段长度、流速B第36页,共84页,编辑于2022年,星期二三、其他差压式流量计三、其他差压式流量计n皮托管(皮托管(p81)n均速管(均速管(p82)n浮子(转子)流量计(浮子(转子)流量计(p84)n靶式流量计(靶式流量计(p116)第37页,共84页,编辑于2022年,星期二对于运动流体,根据测量所取的面不同,可分为对于运动流体,根据测量所取的面不同,可分为总压力总压力、静压力、动静压力、动压力压力 静静压压是是指指相相对对于于运运动动坐坐标标
14、上上的的压压力力,它它可可用用与与运运动动方方向向平平行行的的单单位位面面积的表面力来衡量;垂直于流体运动方向上单位面积上的作用力来衡量积的表面力来衡量;垂直于流体运动方向上单位面积上的作用力来衡量总总压压是是指指流流体体在在某某点点上上速速度度等等熵熵滞滞止止为为零零时时所所达达到到的的压压力力,又又称称滞滞止止压力压力。动压动压是总压与静压之差。是总压与静压之差。第38页,共84页,编辑于2022年,星期二若能测出流体中某点的若能测出流体中某点的总压总压和和静压静压,按照伯努里方程就可以求得该,按照伯努里方程就可以求得该点的点的流速流速.第39页,共84页,编辑于2022年,星期二皮托管流
15、量计皮托管流量计皮托管是一根双层结构的弯成直角的金属小管,在其头部迎流方向开有一总皮托管是一根双层结构的弯成直角的金属小管,在其头部迎流方向开有一总压孔,在总压孔下游某处开有若干个静压孔。压孔,在总压孔下游某处开有若干个静压孔。第40页,共84页,编辑于2022年,星期二第41页,共84页,编辑于2022年,星期二,均速管流量计均速管流量计阿牛巴(阿牛巴(Annubar)管)管 均速管是一根沿直径垂直插入管道中的中空金属杆均速管是一根沿直径垂直插入管道中的中空金属杆,在迎流面上开有成对的测压在迎流面上开有成对的测压孔孔,测量的是反映平均流速的总压测量的是反映平均流速的总压;在背流面的中心处一开
16、有一只静压孔,引出在背流面的中心处一开有一只静压孔,引出静压。静压。第42页,共84页,编辑于2022年,星期二均速管传感器的测量杆上之所以设有多对总压孔,均速管传感器的测量杆上之所以设有多对总压孔,是因为管道中的流速分布不均匀。是因为管道中的流速分布不均匀。第43页,共84页,编辑于2022年,星期二等分面积法测压孔位置选取第44页,共84页,编辑于2022年,星期二均速管现场使用示意图均速管现场使用示意图第45页,共84页,编辑于2022年,星期二n特点特点:1)结构简单,安装、拆卸、维修方便;)结构简单,安装、拆卸、维修方便;2)压损小压损小,能耗小,长期运行,能耗小,长期运行节能节能效
17、果好效果好;3)准确性和稳定性较好)准确性和稳定性较好;4)适用于液体、气体和蒸汽等多种介质的流量测适用于液体、气体和蒸汽等多种介质的流量测量。量。n弱点弱点:输出差压较低。:输出差压较低。用于电厂送、引风矩形风道和大容量机组回热管用于电厂送、引风矩形风道和大容量机组回热管道等道等大管径、低参数流体大管径、低参数流体的流量测量。的流量测量。第46页,共84页,编辑于2022年,星期二阿牛巴流量计与孔板流量计运行成本比较阿牛巴流量计与孔板流量计运行成本比较 通常,测量同一流量时阿牛巴产生的差压为孔板的通常,测量同一流量时阿牛巴产生的差压为孔板的5%以下,其压损以下,其压损为孔板的为孔板的l/50
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