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第 1 章 流体流动（ 14 学时）

第 1 章 流体流动（ 14 学时）. 第 7 讲： 1.7 流体流速和流量的测定 1.7.1 毕托管 （ Pitot tube ） ； 1.7.2 孔板流量计（ orifice meter ）； 1.7.3 转子流量计 （ rotameter ) 。. 1.7 流速和流量的测量. 1.7.1 毕托管 Pitot tube. A 点为驻点 u A =0. 注意 : 毕托管测到的是点速度 , 即放在什么位置 , 就测到此处流体的点速度。. 简单的测速管. 2 点为驻点 u 2 =0. 毕托管安装注意以下几点；

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第 1 章 流体流动（ 14 学时）

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  1. 第1章 流体流动（14学时） 第7讲：1.7 流体流速和流量的测定1.7.1 毕托管（Pitot tube）；1.7.2 孔板流量计（orifice meter）；1.7.3 转子流量计（rotameter)。 第 1 章　流 动 流 动

  2. 1.7 流速和流量的测量 1.7.1 毕托管 Pitot tube A点为驻点 uA=0 注意:毕托管测到的是点速度,即放在什么位置,就测到此处流体的点速度。 第 1 章　流 动 流 动

  3. 简单的测速管 2点为驻点 u2=0 第 1 章　流 动 流 动

  4. 第 1 章　流 动 流 动

  5. 毕托管安装注意以下几点； （1）测量点位于均匀流段，上、下游最好有（8~12）d的直管长度； （2）毕托管截面严格垂直于流动方向，否则，任何偏离都将造成负的偏差； （3）毕托管 d0 第 1 章　流 动 流 动

  6. 例：在一内径为 300mm 的管道中，用毕托管来测定平均分子质量为60 的气体流速。管内气体的温度为40oC，压强为101.3kPa ，粘度0.02mPa.s 。已知在管道同一横截面上测得毕托管水柱最大读数为30mm 。问此时管内气体的平均速度为若干？ 解： 第 1 章　流 动 流 动

  7. 2截面称为缩脉vena contracta 1. orifice meter 第 1 章　流 动 流 动

  8. 考虑：1流体 通过孔口时存在阻力损失；2以A0代替A2；3实际测压2不一定正好选在缩脉之处。 第 1 章　流 动 流 动

  9. Re临界值 当Re >Re临界时， 此情况下C0与被测流体的流速u无关。则被测流量（或流速）仅是U形压差计读数R的函数。 一般C0=0.6~0.7 即 孔板流量计的测量范围受U形压差计量程决定。 孔板流量计的永久阻力损失 或者 第 1 章　流 动 流 动

  10. 孔板流量计安装位置的要求： 管径不变的水平直管段上，上游长度至少为管径的10倍，下游长度至少为管径的5倍。 要测定一定的流量值，孔板孔径 d0选得愈小，R 读数愈大，测定的相对误差愈小。但是，流体通过孔板所产生的永久性能量损失愈大。要使得所选的孔板孔径 d0值同时满足以下三方面的要求： ①测量精度满足要求（R 达到一定数值）； ②孔板流量系数 C0不随被测流量变化，仅与所选的孔径d0有关； ③孔板所产生的永久性能量损失不能超出设计规定值。 第 1 章　流 动 流 动

  11. 例：孔板流量计 在一直径为 5cm的管道上装一标准的孔板流量计，孔径为 25mm，U形管压差计（以汞为指示剂）读数为220mm。管内液体密度为 1050kg/m3，粘度为 0.6mPa.s ，试计算液体流量。 解：设管内Re值已经超过极限允许值，首先仅根据m=A0/A1值查 C0 再根据Red1、m 值重新查C0 第 1 章　流 动 流 动

  12. 例：孔板流量计 某鼓风机通过一根内径 300mm 的输气管向设备供气，已知风机出口处的静压为 150mmH2O （表压）时，空气流量为 4000m3/h（以 20oC 时的体积计）。现要在输气管上设置标准孔板，希望达到上述流量时，其压差读数不小于100mmH2O ，而永久压力降不超过 50mmH2O 。大气压为101.3kPa 。求：（1）孔板孔径；（2）此孔板的功率消耗。 解：（1） 空气的平均压强 第 1 章　流 动 流 动

  13. 核算：①孔流系数C0是否稳定； ②U形管读数能否达到100mmH2O； ③永久压降值。 第 1 章　流 动 流 动

  14. 第 1 章　流 动 流 动

  15. 文丘里（Venturi）流量计 能量损失小，造价高。 第 1 章　流 动 流 动

  16. 1.7.3 转子流量计 rotameter 结构与原理 从转子的悬浮高度直接读取流量数值（上端刻度）。 第 1 章　流 动 流 动

  17. 2 2′ 1′ 1 转子流量计的特性 垂直方向上转子力平衡 特性1: 恒压差 Af为转子在流体流动方向上的投影面积。式子两边同时乘以Af 特性2: 恒流速 如何指示流量变化? 位置高时,环隙面积A0变大。 第 1 章　流 动 流 动

  18. 转子流量计刻度校正： 转子流量计上的刻度已经标出，液体转子流量计是用密度ρ=1000kg/m3的水标定的，气体ρ转子流量计是用密度ρ=1.2kg/m3的空气标定的。如果购买了转子流量计用来测量一定密度的流体，必须进行刻度换算。 刻度换算的根据是，在保持转子的材料（ρf）、外形（Af 、Vf）相同的条件下，在同一刻度之处（A0相同），CR视为相同。被测流体的体积流量qVB与标定流体的体积流量qVA的比值即为换算系数。 被测流体的体积流量qVB=换算系数×刻度读数qVA 第 1 章　流 动 流 动

  19. 该比值即为刻度的换算系数，或称校正系数。 根据需要，可以有计划地改变转子流量计的测量范围（量程范围）。保持转子的外形（Vf , Af )不变，变化转子的材料由ρf1变为ρf2 ，同一刻度处，变化后流量qv2与变化前流量qv1的关系（换算系数）为： 如果ρf2＞ ρf1，则比值大于1，可测定的流量值增加。 如果ρf2＜ ρf1，则比值小于1，可测定的流量值减小，可以提高测量的精度。 第 1 章　流 动 流 动

  20. 转子流量计的安装及优缺点 （1）永远垂直安装，且下进、上出， 安装支路，以便于检修。 （2）读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高； （3）玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃容易破碎。 第 1 章　流 动 流 动

  21. 例：某气体转子流量计的量程范围为4～60m3/h。现用来测量压力为60kPa（表压）、温度为50℃的氨气，转子流量计的读数应如何校正？此时流量量程的范围又为多少？（设流量系数CR为常数，当地大气压为101.3 kPa） 解题思路： 根据条件确定氨气的密度ρNH3 该转子流量计是以密度ρ=1.2kg/m3的空气标定的。 转子一般为较重的金属材料，密度未告知。可以近似认为 第 1 章　流 动 流 动

  22. 例（习题 24 ）：粘度为μ，密度为ρ的液膜(liquid-film)沿垂直平壁自上而下作匀速层流流动，平壁的宽度为B，高度为H。现将坐标原点放在液面处，取液层厚度为y的一层流体作力平衡，该层流体所受重力为（yBH)ρg。此层流体流下时受相邻液层的阻力为τBH. 求剪应力τ与y的关系。利用牛顿粘性定律，推导液层内的速度分布。并证明单位平壁宽度液体的体积流量为 第 1 章　流 动 流 动

  23. 第 1 章　流 动 流 动

  24. 第1章完 第 1 章　流 动 流 动

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