流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)7流體測(cè)量(已修改)
2025-01-31 22:31 本頁(yè)面
【正文】 LIUTI LIXUE BENG YU FENGJI 高等職業(yè)技術(shù)教育建筑設(shè)備類(lèi)類(lèi)專(zhuān)業(yè)規(guī)劃教材 1 第一部分 流體力學(xué) 7 流體測(cè)量 流 體 力 學(xué) 泵 與 風(fēng) 機(jī) 2 【 知識(shí)點(diǎn) 】 靜壓測(cè)量，流速測(cè)量，流量測(cè)量。 【 能力目標(biāo) 】 掌握： 流體中的靜壓測(cè)量方法。流體中的靜壓用測(cè)壓管測(cè)量時(shí)，注意探頭與流線一致，最好用有兩個(gè)或多個(gè)測(cè)孔的環(huán)狀測(cè)壓管。 熟練掌握： 皮托管、文丘里管、噴嘴流量計(jì)和孔板流量計(jì)的測(cè)量原理和方法。 理解： 測(cè)量速度和測(cè)量流量的其它方法和儀器。 7 流體測(cè)量 3 流體測(cè)量和實(shí)驗(yàn)研究是密切聯(lián)系的。實(shí)驗(yàn)研究從古至今都是流體力學(xué)研究與發(fā)展的重要手段和方法之一，由于實(shí)際流動(dòng)非常復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)研究和流體測(cè)量仍然是檢驗(yàn)理論分析和數(shù)值計(jì)算結(jié)果最終的具有說(shuō)服力的方法。如前面章節(jié)中介紹的管道內(nèi)層流與紊流兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)、管道內(nèi)紊流流動(dòng)阻力系數(shù)及速度分布等等都是實(shí)驗(yàn)研究獲得的成果。工程中流體測(cè)量通常是各種流體的物理特性，如密度、粘度和表面張力等的測(cè)量，以及各種流動(dòng)參數(shù)，如壓力、速度和流量等的測(cè)量。本章主要介紹流動(dòng)參數(shù)測(cè)量的基本原理及方法。 7 流體測(cè)量 4 測(cè)量速度的其他方法 3 靜壓測(cè)量 1 畢托管測(cè)量流速 2 流量測(cè)量 4 7 流體測(cè)量 測(cè)量流量的其他方法 5 5 在第 2章對(duì)流動(dòng)流體中的靜壓作了定義，流體中靜壓不會(huì)因測(cè)量?jī)x器而變化，為了精確測(cè)量流動(dòng)流體中的靜壓，測(cè)量探頭及測(cè)點(diǎn)必須與流線一致，保證探頭不會(huì)產(chǎn)生對(duì)流動(dòng)的擾動(dòng)。在直管道內(nèi)，靜壓一般用測(cè)壓管和壓力表或 U型管測(cè)壓計(jì)測(cè)量。測(cè)壓管在管道內(nèi)的開(kāi)口應(yīng)該是垂直于管道軸線并保證表面光滑如 圖 a管所示。任何象 圖 c管那樣的突出都將產(chǎn)生測(cè)量誤差。據(jù)測(cè)算，如果突出達(dá)到 16％的局部流速水頭的變化，此時(shí)，測(cè)得的壓力低于未受擾動(dòng)的液體壓力。因?yàn)榱骶€擾動(dòng)將使速度增加，并根據(jù)伯努利方程可知壓力降低。在測(cè)量管道內(nèi)靜壓時(shí)，最好在測(cè)量斷面上管道周?chē)_(kāi)兩個(gè)或多個(gè)測(cè)孔以避免壁面不完善的影響，此時(shí)將使用一個(gè)環(huán)狀測(cè)壓管，如 圖。 靜壓測(cè)量 6 圖 環(huán)狀靜壓測(cè)管 圖 測(cè)壓管 圖 流場(chǎng)中靜壓測(cè)管 靜壓測(cè)量 7 用靜壓管測(cè)量流場(chǎng)靜壓，如 圖 ，這種儀器通過(guò)在管道周?chē)鷮?duì)稱(chēng)布置的靜壓管測(cè)孔將壓力傳輸?shù)綁毫τ?jì)或測(cè)壓表中。如果與流動(dòng)完全一致則可以得到比較好的結(jié)果。事實(shí)上，通過(guò)測(cè)壓管孔的平均速度比未受擾動(dòng)流場(chǎng)的速度略高，因此，測(cè)孔處的壓力一般比未受擾動(dòng)的流體壓力低一些。采用直徑盡可能小的靜壓管可以使誤差減小到最小。為了獲得流體壓力讀數(shù)，可以將測(cè)壓管與壓力表或壓力變送器相連，壓力變送器可以將壓力以數(shù)字形式顯示在屏幕上。 靜壓測(cè)量 8 畢托 (Henri Pitot)在 1733年首次用一根彎成直角的玻璃管測(cè)量了塞納河的流速。彎成直角的開(kāi)口細(xì)管就是簡(jiǎn)單的畢托管，是利用駐點(diǎn)壓力原理制成的一種常用的測(cè)速儀器。它具有可靠度高、成本低、耐用性好、使用簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。 畢托管原理是應(yīng)用伯努利方程，通過(guò)測(cè)量點(diǎn)壓強(qiáng)的方法來(lái)間接地測(cè)出點(diǎn)速度的大小。最簡(jiǎn)單的畢托管就是一根彎成90176。 的開(kāi)口細(xì)管，如圖 。流動(dòng)流體中，靜止物體最前緣點(diǎn)速度為 0，稱(chēng)為駐點(diǎn)或前駐點(diǎn)，駐點(diǎn)處的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)換為壓力能，駐點(diǎn)處壓強(qiáng)稱(chēng)為總壓 P0，由伯努利能量方程可得： 式中 p、 u 物體前未受擾動(dòng)的來(lái)流的靜壓和速度。 畢托管測(cè)量流速 gupp220 ????9 如果測(cè)得某點(diǎn)的總壓 p0和靜壓 p，就可以得到該點(diǎn)的速度。在工程應(yīng)用中，一般把畢托管的一端放到壓力管內(nèi)流體中，開(kāi)口頂端對(duì)準(zhǔn)來(lái)流，在畢托管入口處形成一個(gè)駐點(diǎn)，靜壓管和畢托管組合成一體，靜壓管包圍著畢托管，并在駐點(diǎn)之后適當(dāng)距離的外管壁上沿圓周均勻地鉆幾個(gè)小的靜壓測(cè)孔，用 U型管測(cè)出內(nèi)管總壓和環(huán)形空間內(nèi)靜壓或差值△ h，計(jì)算得到測(cè)點(diǎn)處的流速。測(cè)點(diǎn)處流速為： hgppgu ???? 22 0 ?圖 畢托管結(jié)構(gòu) 畢托管測(cè)量流速 10 實(shí)際上，由于流體具有粘性，能量轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)有損失，還有畢托管放入流體后對(duì)流場(chǎng)的干擾等，所以上式中右端應(yīng)乘以一修正系數(shù) c，即： （式 ） 式中 c—— 修正系數(shù)，可由實(shí)驗(yàn)確定，一般在 ～ ，標(biāo)準(zhǔn)畢托管通常為 。 常用的畢托管是由一根測(cè)壓 管和一根測(cè)速管組成，它們 被制成一端裝有一半圓球探 頭的雙層套管，在兩管的另 一末端連接上壓差計(jì)，如 圖 。 hgcu ?? 2 常用畢托管的構(gòu)造 畢托管測(cè)量流速 11 探頭端點(diǎn) A處開(kāi)了一小孔與內(nèi)套管相連，直通壓差計(jì)的一端；
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