化工基礎(chǔ)流體壓力和流量的測量演示文稿

1、化工基礎(chǔ)流體壓力和流量的測量演示文稿1第一頁，共十八頁。2優(yōu)選化工基礎(chǔ)流體壓力和流量的測量第二頁，共十八頁。復(fù) 習(xí) 根據(jù)_定律，對定態(tài)流動的流體進(jìn)行物料衡算，得到流體流動的_方程:m1 = m2 或qm1 = qm2 根據(jù)_定律，對定態(tài)流動的流體進(jìn)行能量衡算，得到流體流動的_方程:HfHe 1、理想流體在導(dǎo)管中作定態(tài)流動時(shí)，導(dǎo)管任一截面的總能量或總壓頭為一常數(shù)。 2、能量在不同形式間可以相互轉(zhuǎn)化，當(dāng)某一形式的壓頭的數(shù)值因條件而發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)地引起其他壓頭的數(shù)值的變化。* 伯努利方程的物理意義質(zhì)量守恒連續(xù)性能量守恒柏努利第三頁，共十八頁。教學(xué)目的：重 點(diǎn)：3.3 流體壓力和流量的測量使學(xué)生了解

2、測量流體壓力和流量的儀表，掌握各種流量測量儀表的工作原理，熟悉各種流量計(jì)的工作范圍。U型管壓力計(jì)、孔板流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理難 點(diǎn)：孔板流量計(jì)計(jì)算公式的推導(dǎo)第四頁，共十八頁。（1）U型管壓強(qiáng)計(jì)p1p2iZ1Z2RA BZ所選指示劑與所測流體不互溶，且i當(dāng)測量系統(tǒng)某一點(diǎn)的壓強(qiáng)時(shí),U型管壓強(qiáng)計(jì)一端連通大氣,一端接測壓點(diǎn),測得的是表壓或真空度.Note:管內(nèi)盛有與測量流體互不相溶的、密度為i的指示液，U型管的兩側(cè)分別聯(lián)結(jié)到被測系統(tǒng)的兩點(diǎn)，隨測量的壓力差不同，U型管中指示液顯示不同的高度差 結(jié)構(gòu)：根據(jù)流體靜力學(xué)方程：若被測流體是氣體,通常得： 1、流體壓力的測量第五頁，共十八頁。例 如附圖所示，

3、水在管道中流動。為測得A-A、B-B截面的壓力差，在管路上方安裝一U形壓差計(jì)，指示液為水銀。已知壓差計(jì)的讀數(shù)R150mm，試計(jì)算A-A、B-B截面的壓力差。已知水與水銀的密度分別為1000kg/m3和13600 kg/m3。 解：圖中，1-1面與2-2面間為靜止、連續(xù)的同種流體，且處于同一水平面，因此為等壓面，即又第六頁，共十八頁。所以 整理得 由此可見， U形壓差計(jì)所測壓差的大小只與被測流體及指示劑的密度、讀數(shù)R有關(guān)，而與U形壓差計(jì)放置的位置無關(guān) 第七頁，共十八頁。（2）倒置U型管壓力計(jì)p1p2R以被測液體作為指示液，液體的上方充滿空氣，空氣的進(jìn)出可通過頂端的旋塞來調(diào)節(jié)。第八頁，共十八頁。（

4、3）微差壓力計(jì)兩種密度不同且不互溶而有明顯界面的指示液NOTE: 兩種指示液的密度相差越小,測量的靈敏度越高. 在U形微差壓計(jì)兩側(cè)臂的上端裝有擴(kuò)張室，其直徑與U形管直徑之比大于10。當(dāng)測壓管中兩指示劑分配位置改變時(shí)，擴(kuò)展容器內(nèi)指示劑的可維持在同水平面。壓差計(jì)內(nèi)裝有密度分別為 1 和 2 的兩種指示劑。 微壓差p 存在時(shí)，兩擴(kuò)大室液面高差很小以致可忽略不計(jì)，但U型管內(nèi)卻可得到一個(gè)較大的 R 讀數(shù)。 第九頁，共十八頁。彈簧管壓力表壓力表結(jié)構(gòu)圖1.表殼 2.彈簧管 3.指針 4.機(jī)芯 5.連桿 6.刻度盤 7.接頭第十頁，共十八頁。（1）孔板流量計(jì)2、流體流量的測量如圖所示，在管道內(nèi)與流動垂直的方向

5、插入一片中央開圓孔的板，孔的中心位于管道的中心線上，孔板前后管壁上有測壓孔，用以連接壓力計(jì)即構(gòu)成孔板流量計(jì)。 第十一頁，共十八頁。工作原理：根據(jù)流體動力學(xué)原理（柏努利方程），流體通過孔口時(shí)，因截面積驟然縮小，流體流速隨之增大；因流體動壓頭增大，其靜壓頭驟然縮小。利用U型管壓強(qiáng)計(jì)測出孔板前后的壓強(qiáng)差。 為了建立管內(nèi)流量與孔板前后壓力變化的定量關(guān)系，取孔板上游尚未收縮的流動截面為11 ，下游截面宜放在縮脈處，以便測得最大壓差讀數(shù)，在孔板后取截面22 ，在11 和22 兩截面之間列機(jī)械能衡算方程，并暫時(shí)略去能量損失，可得u0uR第十二頁，共十八頁。因?yàn)槭撬焦艿?，所以Z1=Z2，化簡得：對不可壓縮性

6、流體，根據(jù)連續(xù)性方程，可得：將上式代入3-27式（3-27）第十三頁，共十八頁。 對于實(shí)際流體而言，由于流動阻力引起得壓頭損失，孔板處突然收縮造成的擾動，以及板與導(dǎo)管間裝配可能有誤差，將這些影響歸納為一個(gè)校正系數(shù)c0，對所測的流速加以校正，得： C0稱為孔板流量系數(shù)，其值由試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定。一般情況下為0.610.63.若液柱壓力計(jì)讀數(shù)為R，指示液密度為i，則孔板流量計(jì)制造簡單，安裝與更換方便，其主要缺點(diǎn)是流體的能量損失大，S2/S1越小，能量損失越大 第十四頁，共十八頁。(2). 文丘里流量計(jì) 為減少流體節(jié)流造成的能量損失，可用一段漸縮漸擴(kuò)的短管代替孔板，這就構(gòu)成了文丘里（Venturi）

7、流量計(jì)。 第十五頁，共十八頁。 如圖所示，當(dāng)流體在漸縮漸擴(kuò)段內(nèi)流動時(shí)，流速變化平緩，渦流較少，于喉頸處（即最小流通截面處）流體的動能達(dá)最高。此后，在漸擴(kuò)的過程中，流體的速度又平緩降低，相應(yīng)的流體壓力逐漸恢復(fù)。如此過程避免了渦流的形成，從而大大降低了能量的損失 cv值與眾多因素有關(guān)，當(dāng)孔徑與管徑之比在（1/2) （1/3)的范圍內(nèi)時(shí)，其值為0.98 1。NOTE: 壓頭損失減少到只有讀數(shù)的10%或更少.第十六頁，共十八頁。(3). 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 它系由一個(gè)截面自下而上逐漸擴(kuò)大的錐形垂直玻璃管和一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)自如的金屬或其它材質(zhì)的轉(zhuǎn)子所構(gòu)成。被測流體由底端進(jìn)入，由頂端流出. 第十七頁，共十八頁。 當(dāng)流體自下而上流過垂直的錐形管時(shí)，轉(zhuǎn)子受到兩個(gè)力的作用：一是垂直向上的推動力，它等于流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子與錐管間的環(huán)形截面所產(chǎn)生的壓力差；另一是垂直向下的凈重力，它等于轉(zhuǎn)子所受的重力減去流體對轉(zhuǎn)子的浮力。當(dāng)流量加大使壓力差大于轉(zhuǎn)子的凈重力時(shí)，轉(zhuǎn)子就上升。當(dāng)壓力差與轉(zhuǎn)子的凈重力相等時(shí)，轉(zhuǎn)子處于平衡狀態(tài)，即停留在一定位置上。在玻璃管外表面上刻有讀數(shù)，根據(jù)轉(zhuǎn)子的停留位置