《流体流动过程》PPT课件.ppt

《《流体流动过程》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《流体流动过程》PPT课件.ppt（90页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、过 程 系 统 原 理,第二章 流体流动过程,主讲人：程 明,南京工业大学本科系列课程,2023/7/19,Process System Principle,2,教学内容,流体的物理性质,流体静力学,流体动力学,流体流动阻力及计算,流体输送管路计算,流速与流量测量,2023/7/19,Process System Principle,3,流体的物理性质,流体包括液体和气体。流体在运动时内部分子间会发生相对运动。人们把运动时物质内部各部分会发生相对运动的特性称为流动性。,流体流动考察方法,流体是具有“易流动性”的物态。“易流动性”是指静止流体不能承受剪应力的特性。,1、连续性假设：,假定流体是由

2、大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。,质点：指的是一个含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。,2023/7/19,Process System Principle,4,流体的物理性质,目的：流体的物理性质及运动参数在空间作连续分布，从而可以使用连续函数的数学工具加以描述。,流体流动考察方法,实践证明：连续性假定在绝大多数情况下是适合的，然而，在高真空稀薄气体的倩况下，这样的假定将不复成立。,2、运动的描述方法,（1）拉格朗日法：选定一个流体质点，对其跟踪观察，描述其运动参数（如位移、速度等）与时间的关系。,（2）欧拉法：在固定空间位置

3、上观察流体质点的运动倩况，如空间各点的速度、压强、密度等，即欧拉法系直接描述各有关运动参数在空间各点的分布倩况和随时间的变化。,2023/7/19,Process System Principle,5,流体的物理性质,流体流动考察方法,3、定态流动,若运动空间各点的状态不随时间而变化，则该流动称为定态流动。,轨线：是某一流体质点的运动轨迹。轨线是采用拉格朗日法考察流体运动所得的结果。,4、流线与轨线,流线：是采用欧拉法考察的结果。流线上各点的切线表示同一时刻各点的速度方向。,图2-1 流线,两者区别：轨线描述的是同一质点在不同时间的位置，而流线表示的则是同一瞬间不同质点的速度方向。,2023/

4、7/19,Process System Principle,6,流体的物理性质,单位体积流体具有的质量称为流体的密度。,式中：-流体的密度，kg/m3。m-流体的质量，kg。V-流体的体积，m3。,流体的密度,液体的密度基本上不随压强变化（极高压强除外），但随温度略有改变。,气体是可压缩的流体，其密度随压强和温度变化。,一般，当压强不太高、温度不太低时，可按理想气体来处理。,2023/7/19,Process System Principle,7,流体的物理性质,流体的密度,对于一定质量 m 的理想气体，其体积V、压强P和温度T之间的变化关系为：,将密度的定义代入上式并整理得：,实际上，某状态

5、下理想气体得密度可按下式进行计算：,或,2023/7/19,Process System Principle,8,流体的物理性质,式中：M-气体的摩尔质量，kg/kmol。R-气体常数，其值为 8.315103 J/(kmolK)。下标“0”-表示标准状态。,流体的密度,化工流体一般为多组分的混合物。密度应为平均密度m。,对于液体混合物：,式中：-液体混合物中各纯组分的密度；-液体混合物中各组分的质量分数。,2023/7/19,Process System Principle,9,流体的物理性质,流体的密度,对于气体混合物：,式中：-气体混合物中各纯组分的密度；-气体混合物中各组分的体积分数。

6、,2023/7/19,Process System Principle,10,流体的物理性质,流体的粘度,剪应力：设有间距甚小的两平行平板，其间充满流体（如图2-2所示）。下板固定，上板施加一平行于平板的切向力 F，使平板以速度 u 做匀速运动。紧贴于运动板下方的流体层以同一速度 u 流动，而紧贴于固定板上方的流体层则静止不动。两板间各层流体的速度不同，其大小如图中箭头所示。,单位面积的切向力（F/A）即为流体的剪应力。,2023/7/19,Process System Principle,11,流体的物理性质,流体的粘度,对大多数流体，剪应力 服从下列牛顿粘性定律：,式中：du/dy 法向速

7、度梯度，1/S；流体的粘度,NS/m2,即 PaS;剪应力，Pa。,粘性定律指出：剪应力与法向速度梯度成正比，与法向压力无关。,du/dy 是一维流动中因剪切而造成的角变形速率，简称剪切率。运动着的粘性流体内部的剪切力亦称为内摩擦力。,2023/7/19,Process System Principle,12,图2-4 粘性流体在管内的速度分布 图2-5 理想流体在管内的速度分布,流体的物理性质,流体的粘度,粘度是流体的一种物性。粘度愈大，同样的剪应力将造成较小的速度梯度。流体流经圆管时的速度沿半径方向的变化规律如图2-4、图2-5所示。,流体的粘度是影响流体流动的一个重要的物理性质。通常液体

8、的粘度随温度增加而减小。气体的粘度成百倍地小于液体的粘度，其值随温度上升而增大。,2023/7/19,Process System Principle,13,流体的物理性质,流体的粘度,粘度的单位是PaS，早期用泊（达因秒/厘米2）或厘泊（0.01泊）表示。其间的关系为：1厘泊（cP）=10-3 PaS,称运动粘度，单位m2/s表示。称动力粘度，称密度。,定义运动粘度（）为：,2023/7/19,Process System Principle,14,流体静力学,式中：PB B 点静压强,N/m2；A 面积,m2；F作用在A面上的内法向力,N。A0A减小到 B 处的质点量级而非分子量级微小面积

9、。,空间点的静压强，定义为：,流体静压强,1、静压强的定义：,说明：,在静止流体内部的任一平面，所受到的力只可能是内法向的压力。若存在剪切力或张力，则流体不可能静止。,2023/7/19,Process System Principle,15,流体静力学,流体静压强值有两种表达方法：,流体静压强,静止流体中任一点位置的静压强值与测定的方向无关。,2、流体静压强值表达方法,表压强 pg 以外界大气压的绝对压强 p0值作为零而计量的静压强值。即：pg=p-p0,绝对压强 p 以绝对真空时的静压强值作为零而计量的静压强值；,表压强为正值时，通常称为正压，为负值时则称为负压。负压的另一表示法是真空度。

10、即：p真=p0-p,2023/7/19,Process System Principle,16,图2-6,流体静力学,图2-6表示绝对压、表压或真空度之间的关系：,压强的其他表示方法：,流体静压强,液柱高度 h 与压强的关系为：,在压强不大的场合，工程上常间接地以流体柱高度表示，如用米水柱或毫米汞柱等。,2023/7/19,Process System Principle,17,流体静力学,压强各单位之间的换算关系：,流体静压强,2023/7/19,Process System Principle,18,流体静力学,流体静力学方程,1、流体微元的受力分析,图2-7,2023/7/19,Proc

11、ess System Principle,19,流体静力学,流体静力学方程,作用在流体微元上的力有两种：,表面力：,体积力：,设作用与单位质量流体上的体积力在 x 方向的分量为 X，则微元所受的体积力在x 方向的分量为Xxyz。,2023/7/19,Process System Principle,20,流体静力学,流体静力学方程,流体处于静止状态，则：,各项除以微元体的流体质量xyz可得：,同理：,上式称为欧拉平衡方程。等式左边为单位质量流体所受的体积力和压力。,2023/7/19,Process System Principle,21,流体静力学,流体静力学方程,2、流体静力学方程,将微元

12、流体移动dl距离。则：,即：,2、流体静力学方程在重力场的应用：,X=0；Y=0；Z=-g,则上式为：,2023/7/19,Process System Principle,22,流体静力学,流体静力学方程,设流体不可压缩，则：,对于静止流体中的任意两点1和2，如图2-8所示：,或写成：,图2-8,2023/7/19,Process System Principle,23,流体静力学,方程的工程应用,（1）测压：,2023/7/19,Process System Principle,24,流体静力学,方程的工程应用,2023/7/19,Process System Principle,25,流

13、体静力学,方程的工程应用,（2）烟囱拔烟：,2023/7/19,Process System Principle,26,流体静力学,方程的工程应用,（3）复式 U 型测压计：,蒸汽锅炉上装置一复式 U 型水银测压计，如图所示。,试求锅炉内水面上的蒸汽压强。,截面2、4间充满水。已知对某基准面而言各点的标高为：,2023/7/19,Process System Principle,27,流体静力学,方程的工程应用,解：根据同一水平面上的压强相等的原理，有：,对水平面1-2而言：,对水平面3-4而言：,对水平面5-6而言：,锅炉蒸汽压强：,蒸汽的表压为：,2023/7/19,Process Sys

14、tem Principle,28,流体动力学,流量与流速,1、流量：,单位时间内流过管道任一截面的流体量，称为流量。,体积流量qv：单位为 m3/s 或 m3/h。质量流量qm：单位为 kg/s 或 kg/h。,2、流速：,单位时间内流体在流动方向上流经的距离，称为流速。,流速（u）单位为 m/s 或 m/h。,一般使用平均流速：,质量流速G：,2023/7/19,Process System Principle,29,流体动力学,质量守恒方程,图2-9 控制体中的质量守恒,如图2-9所示。取截面1-1至2-2之间的管段作为控制体。,根据质量守恒定律，有：,进料量出料量 控制体内的累积量,即：

15、,定态流动时：,讨论：,对不可压缩流体：,对于截面为圆管：,2023/7/19,Process System Principle,30,流体动力学,机械能守恒方程,1、理想流体（=0）的运动方程,2、理想流体管流的机械能守恒,3、实际流体管流的机械能守恒,又称为柏努利方程,2023/7/19,Process System Principle,31,流体动力学,由于：,所以：,-校正系数,因此：,机械能守恒方程,2023/7/19,Process System Principle,32,流体动力学,机械能守恒方程,若速度分布比较均匀，则取=1，方程式改为：,4、柏努利方程讨论,稳态流动的流体；,

16、单位质量流体具有的能量：J/kg。,可压缩流体：（p1-p2)/p12)时可用，用平均密度m。,静止流体：,2023/7/19,Process System Principle,33,流体动力学,机械能守恒方程,不同衡算基准下的柏努利方程：,以单位重量流体为衡算基准，单位为m：,以单位体积流体为衡算基准，单位为Pa：,2023/7/19,Process System Principle,34,流体动力学,机械能守恒方程,5、解题要点：,6、应用示例：,测风量,由1-1至2-2排方程：,压差计：,2023/7/19,Process System Principle,35,流体动力学,机械能守恒方

17、程,可得：,虹吸,由1-1至2-2排方程：,可得：,2023/7/19,Process System Principle,36,流体流动阻力及计算,流体流动形态,1、雷诺实验：,图2-10 雷诺实验装置,2023/7/19,Process System Principle,37,流体流动阻力及计算,流体流动形态,2、雷诺实验结论：,湍流（紊流）：流体在流动过程中，在保持主体流向的同时，流体质点有不规则的运动（脉动），流体内部产生漩涡。,流体流动形态分两种：层流（滞流）、湍流（紊流）。,层流（滞流）：流体作有次序、层次分明的流动，流速层间没有质点扩散现象发生，流体内部没有产生漩涡。,3、流型判据

18、（Re数）：,定义：,2023/7/19,Process System Principle,38,流体流动阻力及计算,流体流动形态,判定：,层流区：Re 4000。,注意：流动区分为三种，但流体流动类型只有两种。,层流和湍流的本质区别：是否存在速度、压强的脉动性。,4、流体流动边界层：,（1）边界层,流速降为主体流速的99以内的区域称为边界层，边界层外缘于垂直壁面间的距离称为边界层厚度。,2023/7/19,Process System Principle,39,流体流动阻力及计算,流体流动形态,流体在平板上流动时的边界层：如图2-11所示，由于边界层的形成，把沿壁面的流动分为两个区域：边界层

19、区和主流区。,图2-11 流体在平板上流动时的边界层（1）,边界层区（边界层内）：沿板面法向的速度梯度很大，需考虑粘度的影响，剪应力不可忽略。,2023/7/19,Process System Principle,40,流体流动阻力及计算,流体流动形态,主流区（边界层外）：速度梯度很小，剪应力可以忽略，可视为理想流体。,图2-12 流体在平板上流动时的边界层（2）,边界层流型也分为层流边界层与湍流边界层。,离平板前沿一段距离后，边界层内的流型转为湍流，称为湍流边界层。,在平板的前段，边界层内的流型为层流，称为层流边界层。,2023/7/19,Process System Principle,4

20、1,流体流动阻力及计算,流体流动形态,流体在圆管内流动时的边界层：如图2-13所示。,图2-13 流体在圆管内流动时的边界层,对于管流来说，只在进口段内才有边界层内外之分。,在边界层汇合处，若边界层内流动是层流，则以后的管内流动为层流；若在汇合之前边界层内的流动已经发展成湍流，则以后的管内流动为湍流。,2023/7/19,Process System Principle,42,流体流动阻力及计算,流体流动形态,（2）边界层的分离：,流体流过曲面，如球体或圆柱体，则存在流体边界层与固体表面的脱离，并在脱离处产生漩涡，流体质点碰撞加剧，造成大量的能量损失。如图2-14所示。,图2-14 流体对圆柱

21、体的绕流,A C：流道截面积逐渐减小，流速逐渐增加，压力逐渐减小（顺压梯度）；C S：流道截面积逐渐增加，流速逐渐减小，压力逐渐增加（逆压梯度）；,2023/7/19,Process System Principle,43,流体流动阻力及计算,流体流动形态,S点：物体表面的流体质点在逆压梯度和粘性剪应力的作用下，速度降为0。SS以下：边界层脱离固体壁面，而后倒流回来，形成涡流，出现边界层分离。,（3）边界层分离的必要条件：,流体具有粘性；流动过程中存在逆压梯度。,（4）边界层分离的后果：,产生大量旋涡；造成较大的能量损失。,2023/7/19,Process System Principle,

22、44,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,1、流体流动阻力类型：,直管阻力：流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力。,局部阻力：流体流经管路中的管件、阀门以及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力。,2、直管阻力计算（圆管）：,实验研究：,析因实验-寻找影响过程的主要因素,2023/7/19,Process System Principle,45,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,式中：流体性质-密度，粘度；流动的几何尺寸-管径d，管长l，管壁粗糙度；流动条件-流速 u。,因次分析法：通过将变量组合成无因次数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数。,规划实验-减少

23、实验工作量,因次分析法的基础：因次和谐（因次一致性），即任何物理方程的等式两边或方程中的每一项均具有相同的因次。,2023/7/19,Process System Principle,46,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,因此，对上式进行因次分析，得：,层流时：,湍流时：,数据处理-实验结果的正确表达,2023/7/19,Process System Principle,47,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,的具体形式可以按实验结果用图线或方程表达。,直管阻力损失计算式：,统一表达方法：,式中是摩擦系数。,层流时：,湍流时：,2023/7/19,Process System Princip

24、le,48,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,注意：,可以将Re数、相对粗糙度/d以及摩擦系数的关系，按照上式制成图线，得到图2-15所示的摩擦系数图。,实际管的当量粗糙度,图2-15 摩擦系数与雷诺数Re及相对粗糙度的/d的关系,2023/7/19,Process System Principle,50,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,非圆形管的当量直径,对于非圆管：用当量直径de代替d。,直管阻力计算步骤：,Step1：明确使用条件：流体种类、操作温度、压强（求、）；管内径d、管长l、相对粗糙度/d、流量V或流速u。,这里de仅用于 和,2023/7/19,Process System

25、Principle,51,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,Step2：查图（或公式）求。,Step3：计算阻力,3、局部阻力计算：,方法一：,近似认为局部阻力损失服从平方定律：,-局部阻力系数，可由实验测得。,2023/7/19,Process System Principle,52,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,方法二：,近似认为局部阻力损失可以相当于某个长度的直管：,le-管件的当量长度，由实验测得。,4、计算示例：,求当量直径：,例：试导出流道截面为圆形、矩形及环行的当量直径。已知：圆直径d，矩形长和宽为a和b，环形内径和外径为d1和d2。,2023/7/19,Process Sy

26、stem Principle,53,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,解：1、圆截面：,2、矩形截面：,3、环形截面：,2023/7/19,Process System Principle,54,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,阻力损失：,例：溶剂由敞口的高位槽流入精馏塔。进液处塔中的表压强为 0.02MPa,输送管道为383无缝钢管，直管长 8m。管路中装有 900 标准弯头两个，1800 回弯头一个，球心阀(全开)一个。为使液体能以 3 m3/h 的流量流入塔中，问高位槽所应放置的高度即位差 z 应为多少米?,操作温度下溶剂的物性为：密度 p=861kg/m3；粘度=0.643 mPaS

27、,2023/7/19,Process System Principle,55,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,解：取管出口处的水平面作为位能基准，在高位槽液面 1-1 与管出口截面 2-2 间列机械能衡算式得：,溶剂在管中的流速,2023/7/19,Process System Principle,56,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,取管壁的绝对粗糙度0.3 mm，/d=0.00938,由摩擦系数表查得：0.039 mm。,由管件和阀门的局部阻力系数表查得：,2023/7/19,Process System Principle,57,流体流动阻力及计算,流动阻力计算,所求位差：,2023

28、/7/19,Process System Principle,58,流体输送管路计算,输送管路类型,1、简单管路：,图2-16 简单管路,管路分析：,将图中的阀门由全开转为半开，管路中各参数变化情况：,（1）阀关小，阀门的阻力系数增大，hfA-B增大，出口及管内各处的流量qV随之减小。,2023/7/19,Process System Principle,59,流体输送管路计算,输送管路类型,（2）在管段1-A之间考察，流量降低使hf1-A随之减小，A处的压强Pa将升高。,（3）在管段B-2之间考察，流量降低使hfB-2随之减小，B处的压强Pb将减小。,结论：,（1）任何局部阻力系数的增加将使

29、管内的流量下降；,（2）下游阻力增大将使上游压强上升；,（3）上游阻力增大将使下游压强下降；,（4）阻力损失总是表现为机械能的降低，在等管径中则为总势能的降低。,2023/7/19,Process System Principle,60,流体输送管路计算,输送管路类型,2、分支管路：,管路分析：,将图中某一支管阀门关小（A阀），A增大，则：,（1）考察整个管路，由于阻力增加而使总流量qV0下降,压强p0上升。,图2-17 分支管路,（2）考察0-2管段，p0上升，但A增大，从而使qV2 下降。,2023/7/19,Process System Principle,61,流体输送管路计算,输送管

30、路类型,（3）在管段0-3之间考察，p0上升，A不变，从而使qV3 增加。,结论：,关小阀门使所在的支管流量下降，与之平行的支管内流量上升，但总的流量还是减少了。,两种极端情况：,（1）总管阻力可以忽略，支管阻力为主：关小A阀仅影响支管A流量，不影响其他支管流量（城市供水、煤气管线希望这种情况）。,（2）总管阻力为主，支管阻力可以忽略：总管流量不因支管情况而变，A阀启闭仅改变各支管之间的流量分配（城市供水、煤气管线不希望这种情况）。,2023/7/19,Process System Principle,62,流体输送管路计算,输送管路类型,3、汇合管路：,管路分析：,将图中某V3阀门关小，则：

31、,图2-18 汇合管路,（1）qV3流量下降,交汇点压强p0上升，流量qV1和 qV2 下降。,（2）由于,则qV2 下降的速度大于qV1 下降的速度。,2023/7/19,Process System Principle,63,流体输送管路计算,管路计算,1、简单管路计算：,（1）简单管路的数学描述：,质量守恒定律：,机械能守恒定律：,摩擦系数计算式：,2023/7/19,Process System Principle,64,流体输送管路计算,管路计算,（2）简单管路的设计型计算,设计要求：,给定条件：,典型的设计命题如下：,规定输送流量qv,确定最经济的管径d及须由供液点提供的势能。,供

32、液与需液点间的距离，即管长l。,管道材料及管件配置，即及。,需液点的势能，即,2023/7/19,Process System Principle,65,流体输送管路计算,管路计算,必须补充条件！,以上命题只给了5个变量，方程组无定解。,设计人员必须在计算的一系列数据中选择出最经济合理的管径OPT。,选择依据：操作费设备费 最小。,一般指定u，计算d及所需的供液点势能。,指定不同的u，可计算出一组d及所需的供液点势能。,2023/7/19,Process System Principle,66,流体输送管路计算,管路计算,图2-19 管径的最优化,2023/7/19,Process Syste

33、m Principle,67,流体输送管路计算,管路计算,（3）简单管路的操作型计算,设计要求：,给定条件：d、l、（p1+gz1）、（p2+gz2）,典型的设计命题如下：,规定相应的输送管路,要求核算给定条件下管路的输送能力或某项技术指标。,计算目的：输送量qV。,给定条件：d、l、qV、（p2+gz2）,计算目的：（p1+gz1）。,或：,2023/7/19,Process System Principle,68,流体输送管路计算,管路计算,2、分支与汇合管路计算：,图2-20 分支与汇合管路,2023/7/19,Process System Principle,69,流体输送管路计算,管

34、路计算,关于交接点0处的能量交换和损失，有两种解决方案：,若输送管路的其它部分阻力较大，例 l/d1000长管之三通阻力可以忽略不计，则对于图2-20的情况，列下列方程：,单位质量流体跨越交接点的能量变化看作流过三通管的局部阻力损失，由实验测的的值。,2023/7/19,Process System Principle,70,流体输送管路计算,管路计算,计算用例：用长度 l=50 m,直径 d1=25mm 的总管，从高度z=1Om 的水塔向用户供水。在用水处水平安装 d2=1Omm 的支管10个，设总管的摩擦系数=0.03，总管的局部阻力系数。支管很短，除阀门阻力外其他阻力可以忽略，试求：,计

35、算用图,（1）当所有阀门全开(=6.4)时，总流量为多少 m3/s?,（2）再增设同样支路10个，各支路阻力同前，总流量有何变化?,2023/7/19,Process System Principle,71,流体输送管路计算,管路计算,解答：,（1）忽略分流点阻力，在液面1与支管出口端面2间列机械能衡算式得：,由质量守恒式得：,代入上式得：,2023/7/19,Process System Principle,72,流体输送管路计算,管路计算,（2）如增设10个支路则,2023/7/19,Process System Principle,73,流体输送管路计算,管路计算,支路增加一倍，总流量只

36、增加,2023/7/19,Process System Principle,74,流体输送管路计算,管路计算,3、并联管路计算：,并联管路规律：,（1）支管阻力相等：,（2）支管流量关系：,图2-21 并联管路,（3）总流量与支管流量关系：,2023/7/19,Process System Principle,75,流体输送管路计算,管路计算,计算用例：在图 2-21 所示的输水管路中，已知水的总流量为 3m3/s，水温为 20。各支管总长度分别为 l1=1200m，l2=1500m，l3=800m；管径 d1=600 mm,d2=500 mm，d3=800 mm；求 AB 间的阻力损失及各管

37、的流量。已知输水管为铸铁管，=0.3 mm。,解：假设各支管的流动进入平方阻力区：,查图，得：,则：,2023/7/19,Process System Principle,76,流体输送管路计算,管路计算,以下校核值：,又：,查表得知：,故：,2023/7/19,Process System Principle,77,流体输送管路计算,管路计算,代入：,可以看出：各支管已进入或接近阻力平方区，原假设成立，计算结果正确。,求得：,2023/7/19,Process System Principle,78,流速与流量测量,测量装置,1、毕托管：,图2-22 毕托管测速示意图,测速原理：,测得A点速

38、度：,2023/7/19,Process System Principle,79,图223 与雷诺数的关系,流速与流量测量,测量装置,毕托管测的是点速度，一般是管中心最大速度umax。可以根据umax 和平均速度 的关系，求出截面的平均流速，进而求出流量。,2023/7/19,Process System Principle,80,流速与流量测量,测量装置,毕托管的安装应注意以下几点：,（1）必须保证测量点位于均匀流段；,（2）必须保证毕托管口截面严格垂直于流动方向。,（3）毕托管直径d0应小于管径d的1/50。,2、孔板流量计：,图2-24 孔板流量计示意图,2023/7/19,Proces

39、s System Principle,81,流速与流量测量,测量装置,孔板流量计测量原理：,在12截面列柏努利方程，得：,在A2无法知道，工程中用孔口速度u0代替u2，则：,2023/7/19,Process System Principle,82,流速与流量测量,测量装置,按质量守恒原理,令：,得：,或：,则孔板的流量计算式为：,2023/7/19,Process System Principle,83,流速与流量测量,测量装置,流量系数C0的数值只能通过实验求得：,图225 标准孔板流量系数,孔板流量计的特点：结构简单，但阻力损失较大。,：一般在0.8左右,2023/7/19,Proces

40、s System Principle,84,流速与流量测量,测量装置,3、文丘里流量计：,图2-26 文丘里流量计示意图,可以减少流体流经节流元件时的能量损失。流量计算公式与孔板流量计相似。,阻力损失降为：,2023/7/19,Process System Principle,85,流速与流量测量,测量装置,4、转子流量计：,图2-28 转子的受力平衡,2023/7/19,Process System Principle,86,流速与流量测量,测量装置,转子平衡时，流体作用于转子的力与转子的重力相等。,式中：Vf-转子的体积；f-转子的密度；Af-转子的截面积；P2、P1-转子上、下两端平面处

41、的流体压强。,2023/7/19,Process System Principle,87,流速与流量测量,测量装置,2023/7/19,Process System Principle,88,流速与流量测量,测量装置,或：,考虑转子未必是圆柱体，校正系数CR考虑了转子形状的不同及流动阻力造成的影响，参见图229所示。,转子流量计的特点：恒流速、恒压差。,2023/7/19,Process System Principle,89,流速与流量测量,测量装置,图2-29 转子流量计的流量系数,2023/7/19,Process System Principle,90,流速与流量测量,测量装置,转子流量计的标定：,转子流量计在出厂前，不是提供流量系数CR，而是直接用20的水或20、101.3kPa的空气进行标定，将流量值刻在玻管上。,当被测流体与上述条件不符时，应作刻度换算。,