流量計(jì)量基礎(chǔ)

流量測(cè)量基礎(chǔ)知識(shí)2/7/202311主要內(nèi)容一、流量測(cè)量基本概念二、流量的單位三、流量測(cè)量中常用物性參數(shù)四、管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)2/7/202321流量與流量計(jì):流量是單位時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面或明渠橫斷面的流體量。流體量以質(zhì)量表示時(shí)，稱“質(zhì)量流量”，一般用qm表示；流體量以體積表示時(shí)，稱“體積流量”，一般用qv表示。一、流量測(cè)量基本概念2/7/202331定常流：流量不隨時(shí)間變化或變化非常緩慢的流動(dòng)。脈動(dòng)流：流動(dòng)是非定常的，流量隨時(shí)間呈周期性或非周期性不斷變化。2/7/202341瞬時(shí)流量數(shù)學(xué)表達(dá)式2/7/202351總量:在一段時(shí)間內(nèi)流過管道橫截面或明渠橫斷面的流體總量稱為“累積流量”，也常被稱為“總量”。

2/7/202361流量計(jì):測(cè)量管流或明渠流中流量或總量的儀器稱為流量計(jì)。體積流量計(jì)：如容積式流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)等；質(zhì)量流量計(jì)：科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、熱式質(zhì)量流量計(jì)等。返回2/7/202371二、流量的單位SI單位：體積流量的單位為（米3/秒）（m3/s）；質(zhì)量流量的單位為（千克/秒）（kg/s）。工程常用單位：體積流量：米3/小時(shí)（m3/h），升/小時(shí)（l/h）；質(zhì)量流量：千克/小時(shí)（kg/h），噸/小時(shí)（t/h）。返回2/7/202381三、流量計(jì)量中常用物性參數(shù)1、流體的密度：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)流體的質(zhì)量，用符號(hào)表示。單位：kg/m3

各種流體的密度都隨流體的狀態(tài)（溫度T，壓力p）而變化。2/7/2023911.1液體的密度：壓力不變時(shí)，液體的密度計(jì)算公式：溫度不變時(shí)，液體的密度計(jì)算公式：和為液體的溫度膨脹系數(shù)和體積壓縮系數(shù)，由于很小，工程上往往可將液體視為不可壓縮流體。

流量計(jì)量中常用物性參數(shù)2/7/20231011.2氣體的密度:

Z為氣體的壓縮系數(shù)，是實(shí)際氣體偏離理想氣體定律的一個(gè)校正系數(shù)，越是高壓、低溫（即離液相越接近），越要考慮這一校正系數(shù)。（101325Pa，293.15℃）流量計(jì)量中常用物性參數(shù)2/7/20231112、流體的粘度：流體的粘度是表示流體內(nèi)摩擦力大小的一個(gè)參數(shù)，是造成流動(dòng)阻力的根源。所有實(shí)際流體在流動(dòng)時(shí)都有阻止其流體質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)滑移的性質(zhì)，這就是流體的粘性，粘度就是用來度量流體粘性大小的參數(shù)。各種流體的粘度都隨流體的狀態(tài)（溫度T，壓力p）而變化。流量計(jì)量中常用物性參數(shù)2/7/2023121通常，溫度T上升，液體的粘度下降，而氣體的粘度上升。一般工程計(jì)算中，液體的粘度只需考慮溫度對(duì)它的影響，而氣體和水蒸汽的粘度與溫度T、壓力P的關(guān)系十分密切。2/7/2023131表征流體的粘度常用的有三種：動(dòng)力粘度（）運(yùn)動(dòng)粘度（）恩氏粘度（E）通常采用動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度，有時(shí)也采用恩氏粘度。2/7/20231412.1動(dòng)力粘度：牛頓內(nèi)摩擦定律動(dòng)力粘度η的單位Pa·s與CGS單位制中的p（泊g/cm·s），cp（厘泊）等單位的換算關(guān)系：1Pa·s＝10p（泊）＝1000cp（厘泊）20℃的水，η＝1cp（1.002）（20.2℃時(shí)1cp）流量計(jì)量中常用物性參數(shù)2/7/20231512.2運(yùn)動(dòng)粘度：動(dòng)力粘度與流體密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度，常用來表示：運(yùn)動(dòng)粘度

的單位為m2/s。與CGS單位制中的St（斯托克斯cm2/s），厘斯（cSt）等單位之間的換算關(guān)系:1m2/s＝104St（斯）＝106cSt（厘斯）20℃的水，

＝1cSt（1.004）柴油3-8cSt流量計(jì)量中常用物性參數(shù)2/7/20231612.3恩氏粘度：恩氏粘度是實(shí)驗(yàn)室用恩格勒粘度計(jì)測(cè)定的流體粘度，它被定義為用200mL溫度為tC的被測(cè)流體流過恩格勒粘度計(jì)所需的時(shí)間t和溫度為20C的同體積蒸餾水流過同一恩格勒粘度計(jì)所需的時(shí)間t0的比值。即流量計(jì)量中常用物性參數(shù)2/7/20231713、氣體的等熵指數(shù)：如果流體在狀態(tài)變化的某一過程中不與外界發(fā)生熱量的交換，則該過程就稱為絕熱過程?？赡娴慕^熱過程稱為等熵過程。測(cè)量氣體(或蒸汽)流量時(shí)，氣體通過流量計(jì)時(shí)所經(jīng)歷的熱力過程可近似地認(rèn)為是一絕熱過程。符合絕熱過程狀態(tài)方程k為被測(cè)氣體的等熵指數(shù)或絕熱指數(shù)。流量計(jì)量中常用物性參數(shù)2/7/2023181當(dāng)氣體服從理想氣體定律時(shí)，其等熵指數(shù)k可用定壓比熱cp和定容比熱cv之比（比熱比）來表示。即一般，單原子氣體的等熵指數(shù)k為1.67，雙原子氣體的等熵指數(shù)k為1.40，多原子氣體的等熵指數(shù)k為1.29返回2/7/2023191四、管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)1、層流與紊流，雷諾數(shù)

層流流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)流體分層流動(dòng)，各流層之間互不混雜而平行于管道軸線流動(dòng)，流層間沒有流體質(zhì)點(diǎn)的相互交換。流體通過一段管道的壓力降與流量成正比。紊流流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)流體不再分層流動(dòng)，流體質(zhì)點(diǎn)除沿管道軸線方向運(yùn)動(dòng)外，還有劇烈的徑向運(yùn)動(dòng)。流體通過一段管道的壓力降與流量的平方成正比。2/7/2023201判斷管內(nèi)流動(dòng)是層流流動(dòng)還是紊流流動(dòng)的判據(jù)是一個(gè)無量綱數(shù)—雷諾數(shù)Re。對(duì)于圓管一般認(rèn)為，管道雷諾數(shù)為層流狀態(tài)，而當(dāng)雷諾數(shù)大于此值時(shí)，流動(dòng)將開始轉(zhuǎn)變成紊流狀態(tài)。2/7/2023211工程計(jì)算中，一般管道直徑單位以mm表示，而且往往已知體積流量qv（單位用m3/h表示）或質(zhì)量流量qm（單位用kg/h表示）而非流速u，在這種情況下，雷諾數(shù)可用下面的實(shí)用公式來計(jì)算：2/7/2023221雷諾數(shù)計(jì)算家用自來水，D=20mm，流量qm=200kg/h（小于DN20水表的分界流量），求管道雷諾數(shù)。＝0.354*200/20/0.001=3540空氣流動(dòng)，D=50mm，流量qv=10m3/h（約1.3m/s的流速煙能表示風(fēng)向，但風(fēng)向標(biāo)尚不能指示風(fēng)向），求管道雷諾數(shù)。＝0.354*10/50/14/10-6

=50572/7/20232312、管內(nèi)速度分布與平均流速管內(nèi)截面上的流速并不處處相等一般的規(guī)律是：越靠近管壁，由于流體與管壁的粘滯作用，流速越小，管壁上的流速為零；越靠近管中心，由于流體與管壁的這種粘滯作用越小，流速就越大，管道中心的流速達(dá)最大值。管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)2/7/20232412.1速度分布層流流動(dòng)時(shí)：紊流流動(dòng)時(shí)：n為隨雷諾數(shù)不同而變化的指數(shù)(7-10)

管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)2/7/20232512/7/20232612.2平均流速所謂平均流速，平時(shí)總是指管道截面上的平均流速。其含義是當(dāng)管內(nèi)流體以某一流速均勻分布時(shí)通過管道某截面的流量正好等于管內(nèi)流體以某一速度分布時(shí)通過該管道截面的流量，則就是該截面上速度分布為時(shí)的平均流速。管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)2/7/2023271數(shù)學(xué)表達(dá)式:層流狀態(tài)紊流狀態(tài)2/7/20232813、流動(dòng)基本方程

流體在流經(jīng)管道和流量計(jì)時(shí)必須遵守的幾個(gè)流動(dòng)方程。主要有：連續(xù)性方程伯努利方程

管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)2/7/20232913.1連續(xù)性方程流體被認(rèn)為是由無數(shù)流體微團(tuán)連續(xù)分布而組成的連續(xù)介質(zhì)，表征流體屬性的密度、粘度、速度、壓力等物理量是可以連續(xù)變化的。連續(xù)性方程實(shí)際上就是質(zhì)量守恒定律在運(yùn)動(dòng)流體中的具體應(yīng)用管內(nèi)流動(dòng)基本知識(shí)2/7/2023301數(shù)學(xué)表達(dá)