流速与流量测量教案

1.6 流速与流量的测量

本节重点： 孔板流量计与转子流量计的原理、特点等。

难点： 流量方程的推导。

1.6.1 测速管

测速度的结构与测量原理 测速管又称皮托（Pitot ）管，如图1-31所示，是由两根弯成直角的同心套管组成，内管管口正对着管道中流体流动方向，外管的管口是封闭的，在外管前端壁面四周开有若干测压小孔。为了减小误差，测速管的前端经常做成半球形以减少涡流。测速管的内管与外管分别与U 形压差计相连。

内管所测的是流体在A 处的局部动能和静压能之和，称为冲压能。

内管A 处： .2

2

1u p

p A

+=ρρ

由于外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行，所以外管仅测得流体的静压能，即 外管B 处：

ρ

ρ

p

p B

=

U 形压差计实际反映的是内管冲压能和外管静压能之差，即

.2

.22

1)21(u p u p

p p p

B

A

=-+=-=?ρρρρρ 则该处的局部速度为 ρ

p

u ?=2.

（1-62）

将U 形压差计公式（1-9）代入，可得

ρ

ρρ)

(20.

-=

Rg u （1-62a ）

图1-31 测速管

由此可知，测速管实际测得的是流体在管截面某处的点速度，因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。若要获得流量，可对速度分布曲线进行积分。也可以利用皮托管测量管中心的最大流速m a x

u ，利用图1-32所示的关系查取最大速度与平均速度的关系，求出管截面的平均速度，进而计算出流量，此法较常用。

测速管的安装 1.必须保证测量点位于均匀流段，一般要求测量点上、下游的直管长度

最好大于50倍管内径，至少也应大于8～12倍。

2.测速管管口截面必须垂直于流体流动方向，任何偏离都将导致负偏差。

3.测速管的外径d 0不应超过管内径d 的1/50，即d 0

测速管对流体的阻力较小，适用于测量大直径管道中清洁气体的流速，若流体中含有固体杂质时，易将测压孔堵塞，故不易采用。此外，测速管的压差读数教小，常常需要放大或配微压计。

1.6.2 孔板流量计

孔板流量计的结构与测量原理 孔板流量计属于差压式流量计，是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量的。孔板流量计的节流元件为孔板，即中央开有圆孔的金属板，其结构如图1-33所示。将孔板垂直安装在管道中，以一定取压方式测取孔板前后两端的压差，并与压差计相连，即构成孔板流量计。

在图1-33中，流体在管道截面1-1′前，以一定的流速u 1流动，因后面有节流元件，

图1-33 孔板流量计

当到达截面1-1′后流束开始收缩，流速即增加。由于惯性的作用，流束的最小截面并不在孔口处，而是经过孔板后仍继续收缩，到截面2-2′达到最小，流速u 2达到最大。流束截面最小处称为缩脉。随后流束又逐渐扩大，直至截面3-3′处，又恢复到原有管截面，流速也降低到原来的数值。

流体在缩脉处，流速最高，即动能最大，而相应压力就最低，因此当流体以一定流量流经小孔时，在孔前后就产生一定的压力差21p p p -=?。流量愈大，p ?也就愈大，所以利用测量压差的方法就可以测量流量。

孔板流量计的流量方程 孔板流量计的流量与压差的关系，可由连续性方程和柏努利方程推导。

如图，在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂时不计能量损失，有

2

2

2211

2

121u p u p +=+ρρ 变形得 ρ

2

121222p p u u -=

- 或

ρ

p

u u ?=

-22122

由于上式未考虑能量损失，实际上流体流经孔板的能量损失不能忽略不计；另外，缩脉位置不定，A 2未知，但孔口面积A 0已知，为便于使用可用孔口速度u 0替代缩脉处速度u 2；同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上，所以引入一校正系数C 来校正上述各因素的影响，则上式变为：

ρ

p

C

u u ?=-2212

0 （1-63）

根据连续性方程， 对于不可压缩性流体得 1

1A A u u = 将上式代入式（1-63），整理后得

ρ

p

A A C u ?-=

2)(

12

1

00 （1-64）

令 2

1

00)(

1A A C C -=

则 ρ

p

C u ?=20

0 （1-65）

将U 形压差计公式（1-9）代入式（1-65）中，得

ρ

ρρ)

(200

0-=Rg C u （1-65a ）

根据u 0即可计算流体的体积流量

ρ

ρρ)

(200

000-==Rg A C A u V S (1-66)

及质量流量

)(2000ρρρ-=Rg A C m S （1-67）

式中C 0称为流量系数或孔流系数，其值由实

验测定。C 0主要取决于管道流动的雷诺数R e 、孔面积与管道面积比10A A , 同时孔板的取压方式、加工精度、管壁粗糙度等因素也对其有一定的影响。对于取压方式、结构尺寸、加工状况均已规定的标准孔板，流量系数C 0可以表示为

)(R e ,1

00A A

f C = (1-68) 式中R e 是以管道的内径d 1计算的雷诺数，即 μ

ρ1

1Re u d =

对于按标准规格及精度制作的孔板，用角接取

图1-34 标准孔板的流量系数

压法安装在光滑管路中的标准孔板流量计，实验测得的C 0与Re 、10A A 的关系曲线如图1-34所示。从图中可以看出，对于10A A 相同的标准孔板，C 0只是Re 的函数，并随Re 的增大而减小。当增大到一定界限值之后，C 0不再随Re 变化，成为一个仅取决于10A A 的常数。选用或设计孔板流量计时，应尽量使常用流量在此范围内。常用的C 0值为0.6～0.7。

用式（1-66）或（1-67）计算流体的流量时，必须先确定流量系数C 0，但C 0又与R e 有关，而管道中的流体流速又是未知，故无法计算Re 值，此时可采用试差法。即先假设Re 超过Re 界限值Re C ， 由10A A 从图1-34中查得C 0，然后根据式（1-66）或（1-67）计算流量，再计算管道中的流速及相应的Re 。若所得的Re 值大于界限值Re C , 则表明原来的假设正确，否则需重新假设C 0，重复上述计算，直至计算值与假设值相符为止。

由式（1-66）可知，当流量系数C 0为常数时，

R V S ∝

或 2

S V R ∝

表明U 形压差计的读数R 与流量的平方成正比，即流量的少量变化将导致读数R 较大的变化，因此测量的灵敏度较高。此外，由以上关系也可以看出，孔板流量计的测量范围受U 形压差计量程的限制，同时考虑到孔板流量计的能量损失随流量的增大而迅速的增加，故孔板流量计不适于测量流量范围较大的场合。

孔板流量计的安装与优缺点 孔板流量计安装时，上、下游需要有一段内径不变的直管作为稳定段，上游长度至少为管径的10倍，下游长度为管径的5倍。

孔板流量计结构简单，制造与安装都方便，其主要缺点是能量损失较大。这主要是由于流体流经孔板时，截面的突然缩小与扩大形成大量涡流所致。如前所述，虽然流体经管口后某一位置（图1-34中的3-3′截面）流速已恢复与孔板前相同，但静压力却不能恢复，产生了永久压力降，即31p p p f -=?。此压力降随面积比10A A 的减小而增大。同时孔口直径减小时，孔速提高，读数R 增大，因此设计孔板流量计时应选择适当的面积比10A A 以期兼顾到U 形压差计适宜的读数和允许的压力降。

例 20℃苯在φ133×4mm 的钢管中流过，为测量苯的流量，在管道中安装一孔径为75mm 的标准孔板流量计。当孔板前后U 形压差计的读数R 为80mmHg 时，试求管中苯的流量（m 3/h ）。

解：查得20℃苯的物性：3kg/m 880=ρ，s Pa 1067.03??=-μ 面积比

36.0)125

75()(2

21010===d d A A 设c Re Re >，由图1-34查得：648.00=C ，5

105.1Re ?=c 由式（1-66），苯的体积流量：

/h

48.96m /s m 0136.0880)88013600(81.908.02075.0785.0648.0)

(23

32

00

0==-?????=-=ρ

ρρRg A C V S 校核Re ： 管内的流速 m/s 1.1125.0785.00136

.04

2

2

1=?=

=

d V u S

π

管道的Re c u

d R

e 1081.110

67.01

.1880125.0Re 53

1>?=???=

=

-μ

ρ 故假设正确，以上计算有效。苯在管路中的流量为48.96m 3/h 。

1.6.3 文丘里（Venturi ）流量计

孔板流量计的主要缺点是能量损失较大，其原因在于孔板前后的突然缩小与突然扩大。若用一段渐缩、渐扩管代替孔板，所构成的流量计称为文丘里流量计或文氏流量计，如图1-35所示。当流体经过文丘里管时，由于均匀收缩和逐渐扩大，流速变化平缓，涡流较少，故能量损失比孔板大大减少。

文丘里流量计的测量原

理与孔板流量计相同，也属于差压式流量计。其流量公式也与孔板流量计相似，即

ρ

ρρ)

(200

-=Rg A C V V S (1-69)

式中C V ——文丘里流量计的流量系数（约为0.98～0.99）； A 0——喉管处截面积，m 2。

由于文丘里流量计的能量损失较小，其流量系数较孔板大，因此相同压差计读数R 时流

图1-35 文丘里流量计

量比孔板大。文丘里流量计的缺点是加工较难、精度要求高，因而造价高，安装时需占去一定管长位置。

1.6.4 转子流量计

转子流量计的结构与测量原理 转子流量计的结构如图1-36所示，是由一段上粗下细的锥形玻璃管（锥角约在4°左右）和管内一个密度大于被测流体的固体转子（或称浮子）所构成。流体自玻璃管底部流入，经过转子和管壁之间的环隙，再从顶部流出。

管中无流体通过时，转子沉在管底部。当被测流体以一定的流量流经转子与管壁之间的环隙时，由于流道截面减小，流速增大，压力随之降低，于是在转子上、下端面形成一个压差，将转子托起，使转子上浮。随转子的上浮，环隙面积逐渐增大，流速减小，压力增加，从而使转子两端的压差降低。当转子上

浮至某一定高度时，转子两端面压差造成的升力恰好等于转子的重力时，转子不再上升，而悬浮在该高度。转子流量计玻璃

管外表面上刻有流量值，根据转子平衡时其上端平面所处的位置，即可读取相应的流量。

转子流量计的流量方程 转子流量计的流量方程可根据转子受力平衡导出。

在图1-37中，取转子下端截面为1-1′上端截面为0-0′，用

f f f A V ρ、、分别表示转子的体积、最大截面积和密度。当转子处

于平衡位置时，转子两端面压差造成的升力等于转子的重力，即

g V A p p f f f ρ=-)(01 （1-70）

1p 、0p 的关系可在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程获得：

g z u p g z u p 02

0012

11

2

2++=++ρρ 整理得 )(2

)(212

01001u u g z z p p -+

-=-ρ

ρ

将上式两端同乘以转子最大截面积A f ，则有

图1-36 转子流量计

1——锥形硬玻璃管；2——刻度； 3——突缘填函盖板；4——转子

图1-37 转子流量计流动示意图

)(2

)()(21201001u u A g z z A A p p f

f f -+-=-ρ

ρ （1-71）

由此可见，流体作用于转子的升力f A p p )(01-由两部分组成：一部分是两截面的位差，此部分作用于转子的力即为流体的浮力，其大小为g z z A f ρ)(10-即g V f ρ；另一部分是两截面的动能差，其值为)(2

212

0u u A f

-ρ

。

将式（1-70）与（1-71）联立，得 )(2

)(212

0u u A g V f f f -=-ρ

ρρ （1-72）

根据连续性方程 1

001A A u u = 将上式代入式（1-72）中，有

??

??

??-=-21020)(12)(A A u A g V f

f f ρ

ρρ 整理得 f

f f A g

V A A u ρρρ)(2112

100-???

? ??-=

（1-73）

考虑到表面摩擦和转子形状的影响，引入校正系数C R ，则有

f

f f R

A g

V C u ρρρ)(20-= （1-74）

此式即为流体流过环隙时的速度计算式，C R 又称为转子流量计的流量系数。 转子流量计的体积流量为

f

f f R

R A g

V A C Vs ρρρ)(2-= （1-75）

式中 A R 为转子上端面处环隙面积。

转子流量计的流量系数C R 与转子的形状和流体流过环隙时的Re 有关。对于一定形状的转子，当Re 达到一定数值后，C R 为常数。

由式（1-74）可知，对于一定的转子和被测流体，ρρ、、、f f f A V 为常数，当Re 较大时，C R 也为常数，故0u 为一定值，即无论转子停在任何一个位置，其环隙流速0u 是恒定的。

而流量与环隙面积成正比即R S A V ∝，由于玻璃管为下小上大的锥体，当转子停留在不同高度时，环隙面积不同，因而流量不同。

当流量变化时，力平衡关系式（1-70）并未改变，也即转子上、下两端面的压差为常数，所以转子流量计的特点为恒压差、恒环隙流速而变流通面积，属于截面式流量计。与之相反，孔板流量计则是恒流通面积，而压差随流量变化，为差压式流量计。

转子流量计的刻度换算 转子流量计上的刻度，是在出厂前用某种流体进行标定的。一般液体流量计用20℃的水（密度为1000kg/m 3）标定，而气体流量计则用20℃和101.3kPa 下的空气（密度为1.2kg/m 3）标定。当被测流体与上述条件不符时，应进行刻度换算。

假定C R 相同，在同一刻度下，有

)

()

(12211

2

ρρρρρρ--=f f S S V V （1-76 ）

式中下标1表示标定流体的参数，下标2表示实际被测流体的参数。

对于气体转子流量计，因转子材料的密度远大于气体密度，式（1-76）可简化为

2

1

12

ρρ≈S S V V （1-76a ） 转子流量计必须垂直安装在管路上，为便于检修，应设置如图1-38所示的支路。

转子流量计读数方便，流动阻力很小，测量范围宽，测量精度较高，对不同的流体适用性广。缺点是玻璃管不能经受高温和高压，在安装使用过程中玻璃容易破碎。

例 某气体转子流量计的量程范围为4～60m 3/h 。现用来测量压力为60kPa （表压）、温度为50℃的氨气，转子流量计的读数应如何校正？此时流量量程的范围又为多少？（设流量系数C R 为常数，当地大气压为101.3 kPa ）

解：操作条件下氨气的密度：

332kg/m 022.1)

50273(31.8017.010)603.101(=+???+==RT pM ρ

图1-38 转子流量计安装示意图

084.1022

.12.12112

==≈∴

ρρS S V V 即同一刻度下，氨气的流量应是空气流量的1.084倍。

此时转子流量计的流量范围为4×1.084～60×1.084m 3/h ，即4.34～65.0 m 3/h 。

流量测量中常用的流体参数

流量测量中常用的流体参数 对工业管道流体流动规律的研究、流量测量计算以及仪表选型时，都要遇到一系列反映流体属性和流动状态的物理参数．这些参数，常用的有流体的密度、粘度、绝热指数(等熵指数)、体积压缩系数以及雷诺数、流速比(马赫数)等；这些物理参数都与温度．压力密切相关。流量测量的一次元件的设计以及二次仪表的校验，都是在一定的压力和温度条件下进行的。若实际工况超过设计规定的范围，即需作相应的修正。 一、流体的密度 流体的密度( )是流体的重要参数之一，它表示单位体积内流体的质量。在一般工业生产中，流体通常可视为均匀流体，流体的密度可由其质量和体积之商求出： ＝（1－2） 式中m——流体的质量，kg； V——质量为m的流体所占的体积，m3 密度的单位换算见表1—3。

各种流体的密度都随温度、压力改变而变化．在低压及常温下，压力变化对液体密度的影响很小，所以工程计算上往往可将液体视为不可压缩流体，即可不考虑压力变化的影响．但这只是一种近似计算。而气体，温度、压力变化对其密度的影响较大，所以表示气体密度时，必须严格说明其所处的压力、温度状况．工业测量中，有时还用“比容”这一参数。比容数是密度数的倒数，单位为m3／kg。 二、流体的粘度 流体的粘度是表示流体内摩擦力的一个参数。各种流体的粘度不同，表示流动时的阻力各异。粘度也是温度、压力的函数．一般说来，温度上升，液体的粘度就下降，气体的粘度则上升．在工程计算上液体的粘度，只需考虑温度对它的影响，仅在压力很高的情况下才需考虑压力的影响。水蒸气及气体的粘度与压力、温度的关系十分密切．表征流体的粘度，通常采用动力粘度( )和运动粘度(v)，有时也采用恩氏粘度(°E)．

流体流量及流速分析与计算

本节概要 本节讨论喷管内流量、流速的计算。工程上通常依据已知工质初态参数和背压，即喷管出口截面处的工作压力，并在给定的流量等条件下进行喷管设计计算，以选择喷管的外形及确定其几何尺寸；有时也需就已有的喷管进行校核计算，此时喷管的外形和尺寸已定，须计算在不同条件下喷管的出口流速及流量。在喷管的计算中要注意到背压对确定喷管出口截面上压力的作用。 本节内容 4.8.1 流速计算及其分析 4.8.2 临界压力比 4.8.3 流量计算及分析 4.8.4 例题 本节习题 4-24、4-25、4-26、4-27、4-29 下一节 流速计算及其分析 1.喷管出口截面的流速计算 2.压力比对流速的影响 …喷管出口截面的流速计算 据能量方程,气体在喷管中绝热流动时任一截面上的流速可由下式计算： (4-28) 因此，出口截面上流速： (4-28a) 或(4-28b)

在入口速度较小时，上式中可忽略不计，于是： (4-28c) (4-28)各式表明，气流的出口流速取决于气流在喷管中的绝热焓降。值得注意的是，上述各式中焓的单位是J/kg。 如果理想气体可逆绝热流经喷管，可据初态参数(p1,T1)及速度求取滞止参数， 然后结合出口截面参数如p2按可逆绝热过程方程式求出T2从而计算h2再求得；对水蒸汽 可逆绝热流经喷管，可以利用h-s图，根据进口蒸汽的状态查得初态点1，通过点1作垂线与喷管出口截面上压力p2相交，得出状态点2，从点1和2可查出h1和h2，代入式(4-28)即可求出出口流速。 ☆ 式子对理想气体和实际气体均适用；与过程是否可逆无关，但不可逆绝 热流动，若用可逆的关系求出h2在求得的需修正，若h2是不可逆过程终态的焓，则求出的不需修正。 式的适用范围是什么？是否与过程的可逆与否有关？与工质的性质有关？ 返回

流速计算

请教：已知管道直径D，管道内压力P，能否求管道中流体的流速和流量？怎么求 已知管道直径D，管道内压力P，还不能求管道中流体的流速和流量。你设想管道末端有一阀门，并关闭的管内有压力P，可管内流量为零。管内流量不是由管内压力决定，而是由管内沿途压力下降坡度决定的。所以一定要说明管道的长度和管道两端的压力差是多少才能求管道的流速和流量。 对于有压管流，计算步骤如下： 1、计算管道的比阻S，如果是旧铸铁管或旧钢管，可用舍维列夫公式计算管道比阻s=0.001736/d^5.3 或用s=10.3n2/d^5.33计算，或查有关表格； 2、确定管道两端的作用水头差H=P/(ρg)，)，H 以m为单位；P为管道两端的压强差(不是某一断面的压强），P以Pa为单位； 3、计算流量Q：Q = (H/sL)^(1/2) 4、流速V=4Q/(3.1416d^2) 式中：Q―― 流量，以m^3/s为单位；H――管道起端与末端的水头差，以m^为单位；L――管道起端至末端的长度，以m为单位。 管道中流量与压力的关系 管道中流速、流量与压力的关系 流速:V=C√(RJ)=C√[PR/(ρgL)] 流量：Q=CA√(RJ)=√[P/(ρgSL)] 式中：C――管道的谢才系数；L――管道长度；P――管道两端的压力差；R――管道的水力半径；ρ――液体密度；g――重力加速度；S――管道的摩阻。 管道的内径和压力流量的关系 似呼题目表达的意思是：压力损失与管道内径、流量之间的关系，如果是这个问题，则正确的答案应该是：压力损失与流量的平方成正比，与内径5.33方成反比，即流量越大压力损失越大，管径越大压力损失越小，其定量关系可用下式表示： 压力损失（水头损失）公式（阻力平方区） h=10.3*n^2 * L* Q^2/d^5.33 上式严格说是水头损失公式，水头损失乘以流体重度后才是压力损失。式中n――管内壁粗糙度；L――管长；Q――流量；d――管内径 在已知水管:管道压力0.3Mp、管道长度330、管道口径200、怎么算出流速与每小时流量？ 管道压力0.3Mp、如把阀门关了，水流速与流量均为零。（应提允许压力降） 管道长度330、管道口径200、缺小单位，管道长度330米？管道内径200为毫米？其中有无阀门与弯头，包括其形状与形式。 水管道是钢是铸铁等其他材料，其内壁光滑程度不一样。 所以无法计算。 如果是工程上大概数，则工程中水平均流速大约在0.5－－1米/秒左右，则每小时的流量为：0.2×0.2×0.785×1（米/秒，设定值）×3600＝113（立方/小时） 管道每米的压力降可按下式计算：

流体流量压强测量

D3 流体测量 D3.1引言 本章介绍本教程涉及的主要流动参数，如流体粘度、压强、流速和流量等的测量 方法及流场显示技术，并以介绍测量方法的原理和功能为主。流体测量中用到的 流体力学原理是流体力学基础理论的重要应用之一，只有在搞清基本原理的基础 上才能正确掌握流体测量方法，认识每种方法的优点和局限性。同时也介绍流体 测量的新技术和新进展，以拓宽视野。学习本章内容应同流体力学实验课结合起 来进行。 D3.1.1 流体粘度测量 1、 毛细管粘度计 毛细管粘度计是根据圆管层流的泊肃叶定律设计的。图D3.1.1是一种毛细 管粘度计的结构示意图。当被测流体定常地流过毛细管时，流量Q 与两端压差 Δp 、管径R 、毛细管长度l 及流体粘度μ有关，在确定的毛细管上测量一定压 差作用下的流量，即可计算流体粘度μ： （C3.4.11） 对非牛顿流体，用毛细管粘度计测得的是表观粘度μ a 。毛细管粘度计结构 简单，价格低，常用于测定较高切变率（ >102 s –1 ）下的粘度。缺点是试测费 时间，不易清洗，由于管截面上切变率分布不均匀、试样液面表面张力及管径突 然变化对结果可造成误差。主要适用于牛顿流体。有的毛细管粘度计采用平板狭 缝式。 Q P l R ?πμ84=γ

图3.1.1 图3.1.2 2、落球粘度计 刚性圆球在粘性流体中匀速运动时阻力可用斯托克斯公式计算，相应的粘度 为 （D3.1.1） 上式中 d 为圆球直径，W 为圆球重量，V 为运动速度。落球粘度计就是根据此原 理设计的，方法简单易行，但精度较低，一般用于粘度较大的流体(图3.1.2)。 3、同轴圆筒粘度计 同轴圆筒粘度计属于旋转式粘度计，结构如图D3.1.3所示，主要由两个同 轴的圆柱筒组成，筒间隙内充满被测液体。当外圆筒以一定角速度旋转时，间隙 内液体作纯剪切的库埃塔流动，因此同轴圆筒粘度计又称库埃塔粘度计。测量外 圆筒的旋转角速度ω及内圆筒的偏转力矩M 可计算液体的粘度（或表观粘度）及 其他参数。 对牛顿流体，ω-M 曲线是通过原点的斜直线，由其斜率M / ω计算粘度 V d W π3=μ

压力与流速的计算公式

压力与流速的计算公式 没有“压力与流速的计算公式”。流体力学里倒是有一些类似的计算公式，那是附加了很多苛刻的条件的，而且适用的范围也很小。 1，压力与流速并不成比例关系，随着压力差、管径、断面形状、有无拐弯、管壁的粗糙度、是否等径/流体的粘度属性……，无法确定压力与流速的关系。 2，如果你要确保流速，建议你安装流量计和调节阀。也可以考虑定容输送。 要使流体流动，必须要有压力差（注意：不是压力！），但并不是压力差越大流速就一定越大。当你把调节阀关小后，你会发现阀前后的压力差更大，但流量却更小。 管道的水力计算包括长管水力计算和短管水力计算。区别是后者在计算时忽略了局部水头损失，只考虑沿程水头损失。（水头损失可以理解为固体相对运动的摩擦力） 以常用的长管自由出流为例，则计算公式为 H=(v^2*L)/(C^2*R), 其中H为水头，可以由压力换算， L是管的长度， v是管道出流的流速， R是水力半径R=管道断面面积/内壁周长=r/2， C是谢才系数C=R^(1/6)/n， n是糙率，其大小视管壁光洁程度，光滑管至污秽管在0.011至0.014之间取 列举五种判别明渠水流三种流态的方法 [ 标签：明渠,水流,方法 ] （1）明渠水流的分类 明渠恒定均匀流 明渠恒定非均匀流 明渠非恒定非均匀流 明渠非恒定均匀流在自然界是不可能出现的。 明渠非均匀流根据其流线不平行和弯曲的程度，又可以分为渐变流和急变流。 （2）明渠梯形断面水力要素的计算公式： 水面宽度 B = b+2 mh （5—1） 过水断面面积 A =（b+ mh）h （5—2） 湿周（5—3） 水力半径（5—4）

式中：b为梯形断面底宽，m为梯形断面边坡系数，h为梯形断面水深。 （3）当渠道的断面形状和尺寸沿流程不变的长直渠道我们称为棱柱体渠道。 （4）掌握明渠底坡的定义，明渠有三种底坡：正坡（i＞0）平坡（i=0）和逆坡（i＜0。 明渠均匀流特性和计算公式 （1）明渠均匀流的特征： a）均匀流过水断面的形状、尺寸沿流程不变，特别是水深h沿程不变，这个水深也称为正常水深。 b）过水断面上的流速分布和断面平均流速沿流程不变。 c）总水头线坡度、水面坡度、渠底坡度三者相等，J = Js = I。 即水流的总水头线、水面线和渠底线三条线平行。 从力学意义上来说：均匀流在水流方向上的重力分量必须与渠道边界的摩擦阻力相等才能形成均匀流。因此只有在正坡渠道上才可能形成均匀流。 （2）明渠均匀流公式 明渠均匀流计算公式是由连续性方程和舍齐公式组成的，即 Q = A v （5—5）（5—5） 也可表示为：（5—7） 曼宁公式为（5—8） 式中K是流量模数，它表示当底坡为i = 1的时候，渠道中通过均匀流的流量。 水在管道内的流速与水所受的压力有关系吗？ [ 标签：管道流速,流速,关系 ] 水在一根管道内的流速与他所受的压力有什么关系？加上管道对水的阻力之后呢？ 管道的水力计算包括长管水力计算和短管水力计算。区别是后者在计算时忽略了局部水头损失，只考虑沿程水头损失。（水头损失可以理解为固体相对运动的摩擦力） 以常用的长管自由出流为例，则计算公式为 H=(v^2*L)/(C^2*R), 其中H为水头，可以由压力换算，

流量与流速的关系

论液（气）体的流量、流速与密度的关系 广东省博罗县高级中学（516100）林海兵摘要：流体特别是液体，在管道中的流动时，人们把其质量流量等效于体积流量，这是建立在不可压缩、没有粘性的“理想流体”模型基础上的理论。 关键词：流管，液（气）体，流量，流速，密度 1 人们对液体密度的认识 笔者首先摘录一段文字，来说明人们对液体密度的认识—— 无论是气体还是液体都是可压缩的，有人曾经对水和水银等液体的压缩性进行了测量，在500大气压下，每增加一大气压，水的体积的减少量不到原体积的两万分之一，水银体积的减少量不到原体积的百万分之四，因为压缩量很小，通常均可不考虑液体的可压缩性。气体的可压缩性则非常明显，譬如用不太大的力推动活塞即可使气缸中的气体压缩，又如地球表面的大气密度随高度的增加而减小，也说明气体的可压缩性。但是，因为气体密度小，即使压力差不太大，也能够迅速驱使密度较大处的气体流向密度较小的地方，使密度趋于均匀；又若流动气体中各处的密度不随时间发生明显的变化，气体的可压缩性就可以不必考虑。然而若气体速度接近或者超过专声速，因气体运动所造成的各处密度差来不及消失，这时气体的可压缩性会变得非常明显，不能再看是不

可压缩的。总之，在一定问题中，若可不考虑流体的压缩性便可将它抽象为不可压缩流体的理想模型，反之，则需看作是可压缩流体。[1]以上文字摘自漆安慎、杜婵英的高等学校试用教材《力学基础》（1982年12月第1版）第508页。从上述论述中，我们都可知道这样一个事实，任何（由原子分子构成的）物体都可以被压缩，只是不同的物体在同一条件下的压缩量不尽相同；我们还可以知道这样的第二个事实，自然界存在着大量的压缩量相当微小可以是微不足道的物体，液体也就其中的一种，人们常常把这些微不足道的形变量忽略了，把它当成不可压缩的物体；我们还可以看到第三个事实，当人们把这些压缩量很小的液体当成不可压缩的理想流体的时候，人们压根儿就没有考虑过这些被人们当成为不可压缩的理论流体是否会发生体积的膨胀。 也因为这样，在经典物理学中所研究的液体，通常都是密度从不发生变化的流体。 2 管道中液体的流量 我们见到的流体，既有开放的也有封闭的，气体也是流体，理想气体是物理学中研究得很多的液体，在研究时，人们把理想气体放入一个容器中，故这是封闭的理想气体。除了理想气体之外，人们还经常见到在管道、容器等器具中的水，这些都是具有封闭性质的液体。也许是受到这么许多实际情况的影响，使人们对液体的运动也采用封闭型的研究，即使对于原本是开放型的流体，人们也要固执地把它转化为封闭型，

流速和流量的测量

第六节 流速和流量的测量 流体的流速和流量是化工生产操作中经常要测量的重要参数。测量的装置种类很多，本节仅介绍以流体运动规律为基础的测量装置。 1-6-1 测速管 测速管又名皮托管，其结构如图1-32所示。皮托管由两根同心圆管组成，内管前端敞开，管口截面（A 点截面）垂直于流动方向并正对流体流动方向。外管前端封闭，但管侧壁在距前端一定距离处四周开有一些小孔，流体在小孔旁流过（B ）。内、外管的另一端分别与U 型压差计的接口相连，并引至被测管路的管外。 皮托管A 点应为驻点，驻点A 的势能与B 点势能差等于流体的动能，即 22 u gZ p gZ p B B A A =--+ρρ 由于Z A 几乎等于Z B ，则 ()ρ/2B A p p u -= （1-61） 用U 型压差计指示液液面差R 表示，则 式1-61可写为： ()ρρρ/'2g R u -= （1-62） 式中 u ——管路截面某点轴向速度，简称点速度，m/s ； ρ'、ρ——分别为指示液与流体的密度，kg/m 3； R ——U 型压差计指示液液面差，m ； g ——重力加速度，m/s 2。 显然，由皮托管测得的是点速度。因此用皮托管可以测定截面的速度分布。管内流体流量则可根据截面速度分布用积分法求得。对于圆管，速度分布规律已知，因此，可测量管中心的最大流速u max ，然后根据平均流速与最大流速的关系（u/ u max ~Re max ，参见图1-17），求出截面的平均流速，进而求出流量。 为保证皮托管测量的精确性，安装时要注意： （1）要求测量点前、后段有一约等于管路直径50倍长度的直管距离，最少也应在8~12倍； （2）必须保证管口截面（图1-32中A 处）严格垂直于流动方向； （3）皮托管直径应小于管径的1/50，最少也应小于1/15。 皮托管的优点是阻力小，适用于测量大直径气体管路内的流速，缺点是不能直接测出平均速度，且U 型压差计压差读数较小。 1-6-2 孔板流量计 图1-32 测速管

流速与流量测量教案

1.6 流速与流量的测量 本节重点： 孔板流量计与转子流量计的原理、特点等。 难点： 流量方程的推导。 1.6.1 测速管 测速度的结构与测量原理 测速管又称皮托（Pitot ）管，如图1-31所示，是由两根弯成直角的同心套管组成，内管管口正对着管道中流体流动方向，外管的管口是封闭的，在外管前端壁面四周开有若干测压小孔。为了减小误差，测速管的前端经常做成半球形以减少涡流。测速管的内管与外管分别与U 形压差计相连。 内管所测的是流体在A 处的局部动能和静压能之和，称为冲压能。 内管A 处： .2 2 1u p p A +=ρρ 由于外管壁上的测压小孔与流体流动方向平行，所以外管仅测得流体的静压能，即 外管B 处： ρ ρ p p B = U 形压差计实际反映的是内管冲压能和外管静压能之差，即 .2 .22 1)21(u p u p p p p B A =-+=-=?ρρρρρ 则该处的局部速度为 ρ p u ?=2. （1-62） 将U 形压差计公式（1-9）代入，可得 ρ ρρ) (20. -= Rg u （1-62a ） 图1-31 测速管

由此可知，测速管实际测得的是流体在管截面某处的点速度，因此利用测速管可以测得流体在管内的速度分布。若要获得流量，可对速度分布曲线进行积分。也可以利用皮托管测量管中心的最大流速m a x u ，利用图1-32所示的关系查取最大速度与平均速度的关系，求出管截面的平均速度，进而计算出流量，此法较常用。 测速管的安装 1.必须保证测量点位于均匀流段，一般要求测量点上、下游的直管长度 最好大于50倍管内径，至少也应大于8～12倍。 2.测速管管口截面必须垂直于流体流动方向，任何偏离都将导致负偏差。 3.测速管的外径d 0不应超过管内径d 的1/50，即d 0

水质流量测量方法

水质流量测量方法 ·流速计法·浮标法·容积法·溢流堰法·水平衡法·排水系数法 ·巴氏槽法·浓度法·皮托管测速计法·文丘里测速计法 ·孔板流量计法·管道量水角尺法·无压管道及明渠流量的测算 其中最常用的方法有： 一、流速计法 条件：水深＞10cm、流速≥0.05m/s Q=V*S Q——废水流量，m3/s S——废水水流截面面积，㎡ V——截面平均流速，m/s 一般在河流和水渠中选用此方法。常用的流速计有旋杯式（探头前端是旋转的小杯）和桨式（探头前端是叶片或桨叶）两种。 转速与废水流速的关系为：V=K*N/t+C V——废水流速，m/s N——旋杯或叶片桨在t时间内的总转数 K——比例系数

C——因摩擦引起的修正值 流速计探头放入管道或渠道的0.6H处，测量时间越长，流速越准确，测量时间应大于100秒。 测定地点的条件： 1.一段相当于河面宽度几倍距离的直流部分，而且又不是形成堆积和冲刷的地点。 2.避开明显不规则形状的河床和多岩石的地方。 3.必须具有足够的水深和流量。 4.不应有桥梁和其他建筑物的影响，而且是没有漩涡或逆流的地方。 二、浮标法（用于水渠或河段） 选取一段底壁平滑、长度不小于10米、无弯曲、有一定液面高度的排污渠道，经过疏通后测量其平均宽度及水面高度。记录被测距离（≥10米）及流经被测距离的时间，重复数次取平均值。 V=α*L/t Q=VS=α*L*S/t V——水流流速，m/s L——选取测定的水渠部分长度，m t——浮标通过这段距离的平均时间，s

S——渠道截面积，㎡ α——系数 Q——流量，m3/s 一般渠道（水渠），取α=0.7；废水在封闭性圆形管道中流动，且充满管道，其平均流速是主轴线流速的一半，α=0.5 三、容积法 废水流量较小时，可在废水出口处或废水流有落差的地方，利用容器接流方法测定流量。重复数次，求出平均值t。 通常使用的容器有水桶（水装满的时间在10S以上），可在桶外壁事先标上刻度。 Q=V/t Q——流量，m3/t； V——容器的容量，m3； t——接流时间，s。 四、巴氏槽法 Q=M b BH 1 α=KH 1 α m3/s B——巴氏量水槽的喉宽，m H 1 ——槽上游水深，应在2/3E处测定，m

高温流体的流量测量

高温流体的流量测量 谈到高温流体时，还不能给该高温范围的意思明确的下一定义。目前，对于工业测量仪器来说，不同的种类，都自己规定了各自相应的高温范围。例如：温度计以1500～2000℃的范围为高温范围，对于调节阀、开关阀等阀类，谈到高温时，系指400～500℃以上的温度。流量计也按原理结构方式的不同而规定不同的高温范围。现在实用的工业温度上限对节流机构的差压流量计是540℃左右，容积式流量计是200℃左右，面积式流量计是400℃左右。对于需要进行测量、但在测量上有些问题的具有代表性的高温流体，我们列举以下三种。作为导热媒质或能源的高温气体、高温蒸汽，高速增殖反应堆用的、强导热煤质——液态金属钠等；钢铁工业中的铁水、钢水。就是这三种流体，出于精度和使用材料的不同，在测流量时要求的要点也分别不同，叙述一般的共同点是困难的。因此，此章中仅以高温气体、高温蒸气所使用的节流流量计的实用问题和以测量液态金属的电磁流量计为中心来叙述高温流体的流量测量。对于铁水、钢水还有两种测流量的方法：一种是应用高频集肤效应的流槽截面积测量的方式；另一种是电磁流量计的方式。这两种方式都可用于连续炼钢设备。为了能进行直接的、非接触形式的测量，也进行了多方面的研究和探讨，但是, 实际上一般是通过把流量换算为液柱高或重量进行批量处理。因此，此章中不加叙述。另外，在测量液体金属钠的流量时，试验了在配管外安装检测器的超声波方式，不久将能实用化, 此处同样不加叙述。用节流机构测量高温流体的流量各种装置中的应用例子使用高温流体的部门以电力、钢铁、化学工业为主，范围非常广，它们要处理多种类型的流体。在进行液体、水蒸气、气体等流量的测量时，人们从不同原理结构的多种类型的流量计中,首先研究了节流机构的差压流量计是否适用，而实际上应用也最多。这是因为它结构简单,而且有

流体流量的测量要点

2.4 流体流量的测量 本节重点： 孔板流量计与转子流量计的原理、特点等。 难点： 流量方程的推导。 2.4.1 孔板流量计 孔板流量计的结构与测量原理 孔板流量计属于差压式流量计，是利用流体流经节流元件产生的压力差来实现流量测量的。孔板流量计的节流元件为孔板，即中央开有圆孔的金属板，其结构如图2-19所示。将孔板垂直安装在管道中，以一定取压方式测取孔板前后两端的压差，并与压差计相连，即构成孔板流量计。 在图2-19中，流体在管道截面1-1′前，以一定的流速u 1流动，因后面有节流元件，当到达截面1-1′后流束开始收缩，流速即增加。由于惯性的作用，流束的最小截面并 不在孔口处，而是经过孔板后仍继续收缩，到截面2-2′达到最小，流速u 2达到最大。流束截面最小处称为缩脉。随后流束又逐渐扩大，直至截面3-3′处，又恢复到原有管截面，流速也降低到原来的数值。 流体在缩脉处，流速最高，即动能最大，而相应压力就最低，因此当流体以一定流量流经小孔时，在孔前后就产生一定的压力差21p p p -=?。流量愈大，p ?也就愈大，所以利用测量压差的方法就可以测量流量。 孔板流量计的流量方程 孔板流量计的流量与压差的关系，可由连续性方程和柏努利方程推导。 如图，在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程，暂时不计能量损失，有 2 2 2211 2 121u p u p +=+ρρ 变形得 ρ 2 121222p p u u -= - 图2-19 孔板流量计

或 ρ p u u ?= -22122 由于上式未考虑能量损失，实际上流体流经孔板的能量损失不能忽略不计；另外，缩脉位置不定，A 2未知，但孔口面积A 0已知，为便于使用可用孔口速度u 0替代缩脉处速度u 2；同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上，所以引入一校正系数C 来校正上述各因素的影响，则上式变为： ρ p C u u ?=-2212 0 （2-26） 根据连续性方程， 对于不可压缩性流体得 1 1A A u u = 将上式代入式（2-26），整理后得 ρ p A A C u ?-= 2)( 12 1 00 （2-27） 令 2 1 00)( 1A A C C -= 则 ρ p C u ?=20 0 （2-28） 将U 形压差计公式p 1-p 2=Rg(ρi -ρ)代入式（2-28）中，得 ρ ρρ) (200 0-=Rg C u (2-28a) 根据u 0即可计算流体的体积流量 ρ ρρ) (2q 00 000v -==Rg A C A u (2-29) 及质量流量 )(2q 000m ρρρ-=Rg A C (2-30) 式中C 0称为流量系数或孔流系数，其值由实验测定。 例 20℃苯在φ133×4mm 的钢管中流过，为测量苯的流量，在管道中安装一孔径为

流体主要计算公式

1738年瑞士数学家：伯努利在名著《流体动力学》中提出了伯努利方程。 1755年欧拉在名著《流体运动的一般原理》中提出理想流体概念，并建立了理想流体基本方程和连续方程，从而提出了流体运动的解析方法，同时提出了速度势的概念。 1781年拉格朗日首先引进了流函数的概念。 1826年法国工程师纳维，1845年英国数学家、物理学家斯托克思提出了著名的N-S方程。 1876年雷诺发现了流体流动的两种流态：层流和紊流。 1858年亥姆霍兹指出了理想流体中旋涡的许多基本性质及旋涡运动理论，并于1887年提出了脱体绕流理论。 19世纪末，相似理论提出，实验和理论分析相结合。 1904年普朗特提出了边界层理论。 20世纪60年代以后，计算流体力学得到了迅速的发展。流体力学内涵不断地得到了充实与提高。 理想势流伯努利方程 （3-14） 或（3-15） 物理意义:在同一恒定不可压缩流体重力势流中，理想流体各点的总比能相等即在整个势流场中，伯努利常数C 均相等。 （应用条件：“”所示） 符号说明 二、沿流线的积分

1.只有重力作用的不可压缩恒定流，有 2.恒定流中流线与迹线重合： 沿流线（或元流）的能量方程： （3-16） 注意：积分常数C，在非粘性、不可压缩恒定流流动中，沿同一流线保持不变。一般不同流线各不相同（有旋流）。 （应用条件：“”所示，可以是有旋流） 流速势函数（势函数）观看录像>> ?存在条件：不可压缩无旋流，即或 必要条件存在全微分d 直角坐标 （3-19） 式中：——无旋运动的流速势函数，简称势函数。 ?势函数的拉普拉斯方程形式 对于不可压缩的平面流体流动中，将（3-19）式代入连续性微分方程（3-18），有： 或（3-20） 适用条件：不可压缩流体的有势流动。 点击这里练习一下 极坐标 （3-21） 流函数

气体流量和流速及与压力的关系

气体流量和流速及与压力的关系 流量以流量公式或者计量单位划分有三种形式： 体积流量：以体积/时间或者容积/时间表示的流量。如：m3/h ,l/h 体积流量（Q）＝平均流速（v）×管道截面积（A） 质量流量：以质量/时间表示的流量。如：kg/h 质量流量（M）＝介质密度（ρ）×体积流量（Q） ＝介质密度（ρ）×平均流速（v）×管道截面积（A） 重量流量：以力/时间表示的流量。如kgf/h 重量流量（G）＝介质重度（γ）×体积流量（Q） ＝介质密度（ρ）×重力加速度（g）×体积流量（Q） ＝重力加速度（g）×质量流量（M） 气体流量与压力的关系 气体流量和压力是没有关系的。 所谓压力实际应该是节流装置或者流量测量元件得出的差压，而不是流体介质对于管道的静压。这 点一定要弄清楚。举个最简单的反例：一根管道，彻底堵塞了，流量是0 ，那么压力能是0吗？ 好的，那么我们将这个堵塞部位开1个小孔，产生很小的流量，（孔很小啊），流量不是0了。 然后我们加大入口压力使得管道压力保持原有量，此刻就矛盾了，压力还是那么多，但是流量已 经不是0了。因此，气体流量和压力是没有关系的。 流体(包括气体和液体)的流量与压力的关系可以用里的--来表达: p+ρgz+(1/2)*ρv^ 2=C 式中p、ρ、v分别为流体的、密度和速度.z 为垂直方向高度;g为,C是不变的。对于气体，可忽略重力，简化为: p+(1/2)*ρv ^2=C 那么对于你的问题,同一个管道水和水银,要求重量相同,那么水的重量是G1=Q1*v1,Q1是水流量,v1是水速. 所以G1=G2 ->Q1*v1=Q2*v2->v1/v2=Q2/Q1 p1+(1/2)*ρ1*v1 ^2 =C p2+(1/2)*ρ2*v2 ^2=C ->(C-p1)/(C-p2)=ρ1*v1/ρ2*v2 ->(C-p1)/(C-p2)=ρ1*v 1/ρ2*v2=Q2/Q1 ->(C-p1)/(C-p2)=Q2/Q1 因此对于你的问题要求最后流出的重量相同,根据推导可以发现这种情况下,流量是由压力决定的,因为p1如果很大的话,那么Q1可以很小,p1如果很小的话Q1就必须大.如果你能使管道内水的压强与水银的压强相同,那么Q2=Q1 补充:这里的压强是指管道出口处与管道入口处的流体压力差. 压力与流速的计算公式

流速和流量的测定

1.7 流速和流量的测定 1.7.1 毕托管 （1）毕托管的测速原理 （2）毕托管的安装 1.7.2孔板流量计 （1）孔板流量计的测量原理 孔板：与管轴成45℃角，锐孔（千万不能倒转方向安装） 缩脉：2-2截面，u 最大，p 最低。因此流体流经孔口前后产生一定 v ,,p q p ?↑?↑，利用测p ?方法测流量。 先略去 f h ∑（以后校正），在1-1，2-2截面间列柏努利方程 22 1 21222u u ρρ+=+p p 222222 12212122 2222 (1)(1)222u u u u u A u A ρ--==-=-p p 2u = ① 缩脉在何处？22?,?A u ==，很难准确确定。孔口面积A 。是已知的，希望用0A 取代2A ,0u 取代2u （0 20 2 A u u A =） ② 设角接法（取压口开在法兰前后），径接法（上游取压口距孔板l d =,下游取压口距孔板下游 1 2 l d = 处）测出虚拟压强差为 A B ()i Rg ρρ-=-p p ，用此取代12-p p ③ 有阻力损失f h 考虑上述①、②、③点后，列入一校正系数c ，并令0 1 A m A = 0u = = 令 0c = 0u c = v 000q u A c A == （1-119 ） 从以上推导过程可知，0c 与下列因素有关：

① 0c 与f h 有关，即与1d Re du ρ μ =有关（1u 不是0u ，而是流股未收缩时管道1－1面处的平均速度。） ② 0c 与0 1 A m A = 有关 ③ 0c 与取压法有关（角接法称标准孔板） 0d (Re ,c f m =取压法，） ，其关系由试验测定，如图1-54所示。 在测量范围，0c 为常数与Re d 无关即与v q 无关为好，此时v q ∝1-54查出0c （此时0c 只 取决与m ）代入式（1-119）求v q 若0c 与v q 即与d Re 有关，怎么办？试差法求v q 。 （2）孔板流量计的安装和阻力损失 ① 安装：上游（15～40）d 、下游5d 的直管距离，为什么？ ② 阻力损失f h （由流体流径孔口边界层分离形成大量漩涡造成的） 220f 0()2i u Rg h c ρρζζρ-== f 0.8,0.4h ζ≈= f 000,,,,,h R A m u c R ∝↓↓↑↓↑，读数准确，但f h ↑；000,,,,A m u c R ↑↑↓↑↓，读数不易准确， 但f h ↓。选用孔板的中心问题是选择适当面积比m ，兼顾适宜读数和f h 。 （3）文丘里流量计 渐缩渐扩管（文丘里管）代替阻力大的孔板，仍用式（1-119）计算v q ，但用v c 代替0c ，v 0.98~0.99c =， f 0.1h =，f h ↓↓。 例1-10 以上几种流量计均是恒截面变压差（变阻力）流量计。变阻力式流量计是人为设置一阻力构件（如孔板），造成局部阻力（压降），利用能量守恒原理及连续性方程关联此压降与流速及至流量的关系。 1.7.3转子流量计 （1）转子流量计的结构原理 浮力 f 21f ()V g z z A g ρρ=- 1 2f f f 220112120 101()22p p A V g u p u p gz gz A u u A ρρρ? ?-=??? ++=++???=??? 12f f 2 20 112010 1()()22f p p A V g u p u p A u u A ρρρρ? ?-=-? ?+ =+???=?? 0u C =v 00q u A =

流量测量中常用流体参数

流量测量中常用的流体参数 流量测量中常用的流体参数 对工业管道流体流动规律的研究、流量测量计算以及仪表选型时，都要遇到一系列反映流体属性和流动状态的物理参数．这些参数，常用的有流体的密度、粘度、绝热指数(等熵指数)、体积压缩系数以及雷诺数、流速比(马赫数)等；这些物理参数都与温度．压力密切相关。流量测量的一次元件的设计以及二次仪表的校验，都是在一定的压力和温度条件下进行的。若实际工况超过设计规定的范围，即需作相应的修正。 一、流体的密度 流体的密度( )是流体的重要参数之一，它表示单位体积内流体的质量。在一般工业生产中，流体通常可视为均匀流体，流体的密度可由其质量和体积之商求出： ＝（1－2） 式中m——流体的质量，kg； V——质量为m的流体所占的体积，m3 密度的单位换算见表1—3。 各种流体的密度都随温度、压力改变而变化．在低压及常温下，压力变化对液体密度的影响很小，所以工程计算上往往可将液体视为不可压缩流体，即可不考虑压力变化的影响．但这只是一种近似计算。而气体，温度、压力变化对其密度的影响较大，所以表示气体密度时，必须严格说明其所处的压力、温度状况． 工业测量中，有时还用“比容”这一参数。比容数是密度数的倒数，单位为m3／kg。 二、流体的粘度 流体的粘度是表示流体内摩擦力的一个参数。各种流体的粘度不同，表示流动时的阻力各异。粘度也是温度、压力的函数．一般说来，温度上升，液体的粘度就下降，气体的粘度则上升．在工程计算上液体的粘度，只需考虑温度对它的影响，仅在压力很高的情况下才需考虑压力的影响。水蒸气及气体的粘度与压力、温度的关系十分密切．表征流体的粘度，通常采 用动力粘度( )和运动粘度(v)，有时也采用恩氏粘度(°E)． 流体动力粘度的意义是，当该流体的速度梯度等于l时，接触液层间单位面积上的内摩擦力．流体的动力粘度也可理解为两个相距1m、面积各为1m2的流体层以相对速度1m／s移动时相互间的作用力，即

关于流体流量测量

关于流体流量测量 一、流量测量的意义 流量测量是研究物质量变的科学，质和量的互变规律是事物联系与发展的基本规律，因此，其测量对象已不限于传统意义上的管道流体，凡是需要掌握流体流动的地方都有流量测量的问题。 工业生产过程是流量测量与仪表应用的一大领域，流量 ．．一起统称为 ．．与温度 ．．和物位 ．．、压力 过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正却测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。在整个过程检测仪表中，流量仪表的产值约占1/5～1/4。 在能源计量中，使用了大量的流量计，例如石油工业，从石油开采、储运、炼制直到贸易销售，任何一个环节都离不开流量计。 在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量引起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量准确度和可靠性要求特别高。除此之外，在煤气、成品油、液化石油气、蒸汽、压缩空气、氧气、氮气、水的计量中，也要使用大量的流量计，其中很大一部分用于贸易结算，计量准确度需满足国家的有关标准，这对流量测量提出了很高的要求。 能源计量用流量计往往跟企业的效益有直接的联系，是进行贸易结算的依据，进行能源的科学管理、提高经济效益的重要手段。 在环境保护领域，流量测量仪表也扮演着重要角色。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。 废气和污水流量的测量具有较高的难度。其中烟气的难度在于脏污，含尘，有腐蚀性，流速范围宽广，流通截面不规则，直管段长度难以保证；而污水的难度在于介质脏污、压头低、口径大、流通截面特殊和非满管。 在科学试验领域，种类繁多的流量计提供了大量的实验数据。这一领域中使用的流量计特殊性更多，其中流体的高温、高压、高黏度以及变组分、脉动流和微小流量等都是经常要面对的测量对象。 除了上述的应用领域之外，流量计在现代农业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也都有广泛的应用。 流量测量是一门迅速发展的技术，为了满足各行各业、各种工况的各种流体的流量测量需要，仪表研究机构研究开发了各种原理的流量计，制造厂每年都有新型流量计供应市场。过去难以解决的流量测量问题，如今有的获得了解决。尤其是近30年以来，微电子技术、计算机技术和通信技术进入流量测量仪表，使流量仪表出现一次飞跃，仪表的功能更加丰富，可靠性得到显著提高，测量精确度获得大幅度的提升，于是0.1级科氏力质量流量计、精确度优于±0.3%R的电磁流量计等相继问世。据统计，目前市场上能买到的流量计种类已达百种以上，各种不同类型的流量计相互竞争，并以各自特有的优势占据着一定的市场份额。直至今日，凡是被人们应用的类型，都是因为它们在某些方面有相对优势，而在竞争中取胜的后起之秀也并非十全十美，不能期望用一种流量计覆盖所有的应用领域。 然而，尽管流量测量技术和仪表的类型的测量方法、开发新型仪表的动力。 流量测量是一门复杂、多样的技术，这不仅由于测量精确度的要求越来越高，而且测量对象复杂多样。如流体种类有气体、液体、混相流体，流体工况有从高温到极低温的温度范围，从高压到低压的压力范围，既有低黏度的液体，也有黏度非常高的液体，而流量范围更