流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)7流體測量(編輯修改稿)
2025-02-15 22:31 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 速，液體作為導(dǎo)體，在通過磁場流動時將產(chǎn)生電壓，經(jīng)過適當(dāng)?shù)男Ｕ?，可以測量管內(nèi)平均流速。小的磁流速儀能夠測量流動流體中的局部流速，但是在邊界附近精度有所降低。聲流速儀取決于流動流體對聲波的效應(yīng)，如超聲波流量計，測得流速并計算出流量。以上這些儀器都非常貴，主要用于研究中，它們的優(yōu)點是不擾動流場。 其他測速儀器與方法 測量速度的其他方法 19 流量測量 流量的測量方法有多種。在實際工程中，把測量流量的儀表稱流量計。流量可利用各種物理現(xiàn)象來間接測量，所以流量測量儀表種類繁多。按測量方法分，流量計有差壓式、變面積式、容積式、速度式和電磁式等。表 。 差壓流量計是應(yīng)用非常廣泛的一類流量測量儀表，約占流量測量儀表總數(shù)的 70％。它由節(jié)流裝置和差壓計兩部分組成，下面我們重點介紹文丘里（ Venturi）流量計、噴嘴流量計和孔板流量計。 流量測量 20 表 各類流量計的主要性能和特點 流量測量 21 續(xù)表 流量測量 22 文丘里 (Venturi)管由漸縮管、中間的喉部斷面和漸擴(kuò)管組成，漸縮管內(nèi)速度增加，壓力下降，漸擴(kuò)管內(nèi)動能又轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽俣葴p小，壓力增加。因為壓力與流速有關(guān)，所以可以用來測流量。如 圖 ，以管道軸線為基準(zhǔn)面， 1和 2兩斷面間伯努力方程為： 代入連續(xù)性方程，得： 喉部理想流速為： 文丘里（ Venturi)流量計 gvpzgvpz2222222111 ???????2121 vAAv ??????? ????? ?? 22112122 ()(2)(11 pzpzgAAv 流量測量 23 如果用 U型管測得兩個 斷面處的測壓管高度差 △ h，則上式為： 因為， 1和 2兩斷面間會 有摩擦損失，實際流速小于理想流速，引入流量系數(shù) ，則流量為 2122)(12AAhgv???4122222)(124ddhgdvAQ???? ???圖 Venturi流量計 ? 流量測量 24 文丘里管能夠精確測量管道內(nèi)流體流量，除了安裝費用外，文丘里管唯一的不足是在管路中增加一個摩擦損失。事實上，所有損失都發(fā)生在漸擴(kuò)管中，即圖中2和 3斷面間，一般為靜壓差的 10%到 20%。 d2/d1通常在 1/4到 3/4之間變化，常用比率是 1/2。小比率可以提高壓力表讀數(shù)精度，但也伴隨更大的摩擦損失并可能在喉部產(chǎn)生不希望的低壓，在某些情況下會導(dǎo)致液體內(nèi)空氣釋放甚至液體汽化，影響測量精度。最佳的收縮角和擴(kuò)散角表示在 圖 ，若角度稍微增加，可以縮短長度和降低成本。 流量測量 25 為了測量精確，在文丘里管前面應(yīng)該至少有管道直徑的 5～ 10倍的直管段。所需要的直管段長度取決于進(jìn)口斷面的條件。隨管徑比率增加，進(jìn)口斷面處流動影響增大。壓力差測量應(yīng)該用管道周圍的環(huán)形測壓管，并保證在兩個斷面處有適當(dāng)?shù)拈_孔數(shù)。 對于一個給定的文丘里管，除特殊給定外，通常假設(shè)雷諾數(shù)超過 l05， μ值根據(jù)實驗確定，稱為文丘里管系數(shù)。它的值約在 ～ 。文丘里管長期使用后 μ可能下降 l%～ 2%。 流量測量 26 【 例題 】 如圖 ，求 20℃ 水流過 Venturi管時的流量， d1=800mm， d2=400mm，測壓管高度差△ h=150mmHg。 圖 例 流量測量 27 如果文丘里管中去掉漸擴(kuò)管，則成為噴嘴流動，如 圖，這種結(jié)構(gòu)比文丘里管更適宜安裝在管道的法蘭之間。文丘里管的計算式同樣可以應(yīng)用于噴嘴流動，習(xí)慣上用流動系數(shù)對來流速度作修正，所以 (式 ) K—— 流動系數(shù)； A2—— 噴嘴喉部面積， m2。 即 （式 ） hgKAQ ?? 22412 )(1ddK?? ?圖 噴嘴流量計 噴嘴流量計 流量測量 28 國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 (ISA)推薦的流動噴嘴如 圖 ，噴嘴直徑是喉部直徑 d2。隨雷諾數(shù)變化不同直徑比率的流動系數(shù) K也要發(fā)生變化，像文丘里管流量計一樣，為了測量精確，噴嘴前直管段至少為 10倍管徑。兩種不同布置的測壓孔結(jié)構(gòu)如 圖 。 圖 標(biāo)準(zhǔn)噴嘴結(jié)構(gòu)圖 流量測量 29 在管道中裝置一薄壁孔板，稱為孔板流量計。如 圖，其工作原理與文丘里管和噴嘴相同，出流規(guī)律符合孔
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