流量計量基礎(chǔ)

流量測量基礎(chǔ)知識2/7/202311主要內(nèi)容一、流量測量基本概念二、流量的單位三、流量測量中常用物性參數(shù)四、管內(nèi)流動基本知識2/7/202321流量與流量計:流量是單位時間內(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，稱“質(zhì)量流量”，一般用qm表示；流體量以體積表示時，稱“體積流量”，一般用qv表示。一、流量測量基本概念2/7/202331定常流：流量不隨時間變化或變化非常緩慢的流動。脈動流：流動是非定常的，流量隨時間呈周期性或非周期性不斷變化。2/7/202341瞬時流量數(shù)學(xué)表達(dá)式2/7/202351總量:在一段時間內(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:測量管流或明渠流中流量或總量的儀器稱為流量計。體積流量計：如容積式流量計、渦輪流量計、渦街流量計、電磁流量計和超聲流量計等；質(zhì)量流量計：科里奧利質(zhì)量流量計、熱式質(zhì)量流量計等。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（m3/h），升/小時（l/h）；質(zhì)量流量：千克/小時（kg/h），噸/小時（t/h）。返回2/7/202381三、流量計量中常用物性參數(shù)1、流體的密度：單位體積內(nèi)流體的質(zhì)量，用符號表示。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，液體的密度計算公式：溫度不變時，液體的密度計算公式：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)，是實際氣體偏離理想氣體定律的一個校正系數(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)摩擦力大小的一個參數(shù)，是造成流動阻力的根源。所有實際流體在流動時都有阻止其流體質(zhì)點發(fā)生相對滑移的性質(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。一般工程計算中，液體的粘度只需考慮溫度對它的影響，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：動力粘度（）運動粘度（）恩氏粘度（E）通常采用動力粘度和運動粘度，有時也采用恩氏粘度。2/7/20231412.1動力粘度：牛頓內(nèi)摩擦定律動力粘度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1cp）流量計量中常用物性參數(shù)2/7/20231512.2運動粘度：動力粘度與流體密度的比值稱為運動粘度，常用來表示：運動粘度

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流量計量中常用物性參數(shù)2/7/20231612.3恩氏粘度：恩氏粘度是實驗室用恩格勒粘度計測定的流體粘度，它被定義為用200mL溫度為tC的被測流體流過恩格勒粘度計所需的時間t和溫度為20C的同體積蒸餾水流過同一恩格勒粘度計所需的時間t0的比值。即流量計量中常用物性參數(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。測量氣體(或蒸汽)流量時，氣體通過流量計時所經(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為被測氣體的等熵指數(shù)或絕熱指數(shù)。流量計量中常用物性參數(shù)2/7/2023181當(dāng)氣體服從理想氣體定律時，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)流動基本知識1、層流與紊流，雷諾數(shù)

層流流動時，管內(nèi)流體分層流動，各流層之間互不混雜而平行于管道軸線流動，流層間沒有流體質(zhì)點的相互交換。流體通過一段管道的壓力降與流量成正比。紊流流動時，管內(nèi)流體不再分層流動，流體質(zhì)點除沿管道軸線方向運動外，還有劇烈的徑向運動。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)流動是層流流動還是紊流流動的判據(jù)是一個無量綱數(shù)—雷諾數(shù)Re。對于圓管一般認(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，流動將開始轉(zhuǎn)變成紊流狀態(tài)。2/7/2023211工程計算中，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)可用下面的實用公式來計算：2/7/2023221雷諾數(shù)計算家用自來水，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，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)流動基本知識2/7/20232412.1速度分布層流流動時：紊流流動時：n為隨雷諾數(shù)不同而變化的指數(shù)(7-10)

管內(nèi)流動基本知識2/7/20232512/7/20232612.2平均流速所謂平均流速，平時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通過該管道截面的流量，則就是該截面上速度分布為時的平均流速。管內(nèi)流動基本知識2/7/2023271數(shù)學(xué)表達(dá)式:層流狀態(tài)紊流狀態(tài)2/7/20232813、流動基本方程

流體在流經(jīng)管道和流量計時必須遵守的幾個流動方程。主要有：連續(xù)性方程伯努利方程

管內(nèi)流動基本知識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)性方程實際上就是質(zhì)量守恒定律在運動流體中的具體應(yīng)用管內(nèi)流動基本知識2/7/2023301數(shù)學(xué)表達(dá)