交通设备与控制工程测试技术 课件 08 流速流量测量.pptx

交通设备与控制工程测试技术;;8.1本章学习要点及知识点汇总;8.2流量的分类;流过管道某截面的流体的速度在截面上各处不可能是均匀的，假定在这个截面上某一微小单元面积上dA速度是均匀的，流过该单元面积上的体积流量为：

整个截面上的流量qv

;8.2.2流体的几个概念

（1）粘性

在流体的内部相互接触的部分在其切线方向的速度有差别时会产生减小其速度差的作用。这是因为流速快的部分要加速与其相接触的流速慢的部分，而流速慢的部分要减小与其相接触的流速快的部分，流体的这种性质，称为粘性。

衡量流体粘性大小的物理量称为粘度。

设有两块面积很大距离很近的平板，两平板中间是流体。令底下的平板保持不动，而以一恒定力推动上面平板，使其以速度v沿x方向活动。由于流体粘性的作用，附在上板底面的一薄层液体以速度v随上板运动。而下板不动故附在其上的流体不动，所以两板间的液体就分成无数薄层而运动，如图所示。作用力F与受力面平行，称为剪力，剪力与板的速度v、板的面积S成正比，而与两板间的距离y成反比，即

;?称为粘度，或动力粘度(Dynamicviscosity)，也称为绝对粘度，单位是：泊（P）(Pa.s);（2）层流和紊流

流体在细管中的流动形式可分为层流和紊流两种。

所谓层流(laminarflow)就是流体在细管中流动的流线平行于管轴时的流动。

所谓紊流(turbulentflow)就是流体在细管中流动的流线相对混乱的流动。

利用雷诺数可以判断流动的形式。如果雷诺数小于某一值时，可判断为层流，而大于此值时则判断为紊流。【详见下页说明】

由此，我们发现管内流体流动时存在着两种状态：一为层流状态一为紊流状态．在不同的流动状态下，流体有不同的流动特性。在层流流动状态时，流量与压力降成正比；在紊流流动状态时，流量与压力降的平方根成正比，而且在层流与紊流两种不同的流动状态时，其管内的速度分布也大不相同。这些对于许多采用测量流速来得到流量的测量方法是很重要的。

;在层流流动状态下，流速分布是以管轴为中心线的轴对称抛物线分布。;（3）雷诺数

雷诺数是表征流体流动时惯性力与粘性力之比。

利用细管直径D，可求出雷诺数Re：;（4）流体流动的连续性方程

流体在管道内作稳定流动的情况：

利用细管直径D，可求出雷诺数Re：;（5）流体伯努力方程;8.3体积流量测量;（2）管道内的速度分布

在管道中只测某一点的速度就来计算流量是不准确的，因为实际流体存在粘性，管道上各点的速度分布是不均匀的，因此必须测出截面上的平均流速才能计算其流量。;8.3.2差压式流量计

差压式流量计也被称为阻塞式流量计，它通常将节流元件放置在流动介质的管道中，起着阻挡流体的作用，通过引起流体局部速度的改变，进而使得节流装置的两侧压力发生变化。

当在流体管道中安装节流元件时，通过节流元件流体的流速增加，压力下降，流体的体积流量与节流元件两侧压差的平方根成正比；

当使用不同的装置来测量节流元件前后的两个压力时，如果实际压力差很小，通过测量值计算出来的压差可能存在较大的误差，所以测量的方法很重要，通常是使用一种膜片式的压差传感器来进行测量。;由于不可压缩流体的特性，有：;对于给定流量计，式中的和也是确定的，定义为：;由上面两式可得到实际的流量为：;常用的节流装置;另有一种差压式流量计叫做皮托管，皮托静压管是通过在流体输送管道内产生压力差来测量流量的另一种装置，但是皮托管对于流体的阻挡作用几乎可以忽略不计。皮托管是一个非常薄的管道，它只能阻挡很小一部分流体，所以适用于测量流过管道横截面的单点流量。;;8.3.3涡轮流量计

涡轮转子沿液流方向安装，其轴线与流向平行。流过叶轮的流体使得转子以与流体的体积流量成比例的速度旋转。转子的旋转速度是采用非接触式的磁电传感器来测量的。一般是以铁磁材料制作涡轮叶片，并在仪表盒内安装永磁铁和线圈。当涡轮旋转时，其上的每个叶片经过线圈时都会引发一个线圈内的电压脉冲，如果用脉冲计数器测量这些脉冲，就可以推导出脉冲频率，进而计算出流体流量。另外，通过累计一定时间间隔内的脉冲数，还可以求得这段时间内的总流量。;若导磁的涡轮叶片数为m，则传感器输出的电动势频率为：;如果涡轮转子安装时使用低摩擦轴承，测量误差可低至±0.2%。然而涡轮流量计不像节流式仪表那样坚固可靠，被测流体中的任何颗粒物质都会对测量产生严重影响。轴承的磨损是一个严重的问题，它会给测量系统带来永久的压力损失。当被测液体中存在的固体颗粒或气体气泡量较大时，测量结果容易产生较大误差。

工业用涡轮流量计满量程流量范围为0~120m3/min（液体）和0~400m3/min（气体）。仪器出厂前以水作工作介质进行标定。在被测流体的运动粘滞度小于5×10-6m2/s时，在规定的流量