第七章 流速及流量测量1
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流体流动7-流量与流速测量
涡轮流量计（常用）
2、容积式流量测量方法：
► 通过测量单位时间内经过流量仪表排出的流
体的固定容积V的数目来实现的 ► qv=nV
► 容积式流量计： ► 椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、刮板式流量
计、湿式流量计等
►3、通过直接或间接的方法测量单位
时间内流过管道截面的流体质量数
► 叶轮式质量流量计，温度、压力自动补偿流
1.7
流速和流量的测定
——柏努利方程的某种应用举例
►流体的流量：重要的参数之一
工业流量测量的方法
►1、速度式流量测量方法：
► 直接测出管道内流体的流速（平均流速），
一次作为流量测量的依据 ► 差压式（节流式）：孔板、喷嘴、文丘里、 转子、毕托、动压平均管等 ► 叶轮式：水表、涡轮流量计 ► 电磁式： ► 超声波式； ► 旋涡或涡街式
三、转子流量计
1、结构
► 锥管 ► 转子（浮子、float）
► 密度大于被测流体的
密度 ► 环隙
2、测量原理
►qv=0，转子沉底部
►一定qv：转子将“浮起”
►转子悬浮 ►转子的悬浮高度（平衡
位置）随流量而变
转子流量计的计算式
► 形成转子上、下两端压差（p1-p2）的原因
► （1）两截面的位差
A B
2）测量范围
qv max A0 max qv min A0 min
► A0max和A0min分别为玻璃管上、下端的环隙面积
四、总结：
前三种流量计→ 变压强流量计 ► 其流量计算通式为：
►
qv CA0
CA0
2 R( i ) g
► C：流量系数：毕托管与文丘里流量计：C
建筑环境测试技术第七章 流速及流量测量
1.毕托管使用条件
1）毕托管测速下限规定：毕托管总压力孔直径上的
流体 Re 200
， V太小，则动压太小——测量不准
开口较大 V太小， 灵敏度下降
T型测速V>3m/s
2）减少测量误差：d 0.02 （最大<0.04） D
K 0.01 （相对粗糙度）
D
管道内径>100mm 3）使用前用标准毕托管校正校正系数
电热丝 热电偶 细调 粗调
优点：电路简单 缺点：测速探头在变温度阻状态下工作，易使敏感元
件老化，稳定性差。
三、动力测压法测量流速
1. 工作原理: 2. 1)伯努力方程
3.
P
V2
2
P0
4. 静压 动压 全压
5.
V
2
(P0
P)
6. 毕托管测 静压，总压
实际测量： V K
2
(P0
P)
KP ——速度校正系数（0.83~0.87 标准0.96）
节流现象：
① VAVBVC ② 静压力产生压差 P P 1 P 2 (P 1 P 2 )
上式说明：① I（或T）一定V与T（或I）成单值函数 关系。
热线风速仪有恒流、恒温（恒阻）两种设计电路。
2）恒温法——较为常用
① 热线感受气流速度＝0时，调节电桥G＝0 ② 进行测量时，热丝T R调节IT（恒温）电桥平衡G＝0
V f (I) （∵最终RW恒定）
测量IV
3）恒流法 原理图与热球风速仪类似
分布的均匀性。
与管道断面尺寸无关。
准确度——与使用场合有关。 流速分布的均匀性——与被测流体断面位置有关。
3.平均流速的计算
∵ PVRT
1 P
1-6 流速和流量的测量1
（2） C 0 选择在定值范围内， 即 Re d 取值较大 （3）合适的孔板流量计，其C0值为0.6～0.7
4、孔板流量计特点 （1）阻力损失大
2 u0 2 Rg ( i ) hf C0 2
一般为0.8
阻力损失正比于压差计读数R： R↑， uo↑，hf↑
（2）测量范围窄
1 u 0 0
2
缩脉
3
p1
1
2
3
2 u2 u12
2( p1 p2 )
(1)
R 孔板流量计
u1 A1 u2 A2
2( p1 p2 )
A2 位于孔口前方无法测量，而 A0孔可知，可代表 A2
（1）式可写为： u02 u12 C 其中C为校正系数
（2）
流股截面最小处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉
u0
2
1 2 p p1 p2 g ( Z 2 Z1 ) (u0 u12 ) 2
升力： pAf F F2 1
1
1
u1
p1
A f 转子最大横截面积
升力由两个分力F1、F2构成
F1为位能差产生：F1 g ( z2 z1 ) Af Vf g （浮力）
qV u0 A0 C0 A0
2 Rg ( i )
A0 m A1
面积比
2、孔流系数 C 0
通过实验求得
p31.图1-25
Red
C 0 f ( R ed , m)
当 Re 一定值后， 3、安装与使用
du1
Co (m)
d （1）上、下游必须有一定的直管距离（15～40） 和 5 d
流速及流量测量1
三．转子流量计
•恒压降变截面
流量不同转子的高度不同
qv F0
2
P
看看原理吧
（ 1）当压差 Δ P 对浮子产生 向上的作用力与介质对浮 子的浮力之和等于浮子重 量时，浮子就处于平衡状 态。 （2）随着流量的增加，差压 Δ P增大，所以浮子上升。 （ 3 ）随着流量减少，差压 Δ P 减小，所以浮子 下降，
m3/s
qm F0 2P
kg/s
若流体为可压缩性流体，则
qm F0 2P
kg/s
流量系数α 由实验决定，与节流件形式、 取压方式、RED、m管道粗糙度有关。
3．标准节流装置
（1）标准节流装置取压方式
角接取压 法兰取压 环室取压
标准孔板：
直接钻孔取压
标准喷嘴：角接取压 文丘里管：角接取压
第七章 流速及流量测量
第一节 流速测量
一．机械法测量流速 二．散热率法测量流速 三. 动压法 四. 激光多普勒测速
一．机械法测量流速
1．种类：翼式、杯式
适用范围： 以前：风速范围为 15—20m/s以内，只能测量流速的 平均值，不能测量脉动流。通过机械仪表用指针指 示。 目前：测速范围为 0.25—30m/s ，并且可测量流速的 瞬时值。可将叶轮的转速转换成电信号。
HH50系列智能金属管浮子流量计
四．动压平均管（阿纽巴管、笛形管） 测量平均动压，即测量平均流速。
大家都见过水表吧
第五节 叶轮式流量计
一．水表 分类：根据水流特点： 切线流： 单流束、多流束 竖式流： 轴流式： 根据流量指示部分位置： 湿式水表：流量指示部分处于水中 干式水表：流量指示部分处于空气中。
kg/s
流速和流量的测定
1.7.9 电磁流量计
1.7.10 涡轮流量计
静电流量计(electrostatic flowmeter) 复合效应流量仪表(combined effects meter) 转速表式流量传感器(tachmetric flowrate sensor)
作业：24; 26; 30;31
（1）安装在稳定流段，上游l>10d，下游l>5d； （2）结构简单，制造与安装方便 ； （3）能量损失较大 。
1.7.3 文丘里（Venturi）流量计
属差压式流量计； 能量损失小，造价高。
VS = CV A0
2Rg(ρ0 − ρ ) ρ
CV——流量系数（0.98～0.99） A0——喉管处截面积
1.7.1 测速管（皮托管，Pitot tube ）
一、结构
二、原理
内管A处
pA
=
p
+
1
.
u2
ρ ρ2
外管B处
静压能p/ρ和动压能ū2/2之和，合称
pB = p
ρρ
冲压能（impact pressure energy）
∆p
=
pA
−
pB
=(p
+
1
.
u2
)
−
p
=
1
.
u2
ρ ρ ρ ρ2 ρ 2
点速度：
体积流量
VS = u0 A0 = C0 A0
2Rg(ρ0 − ρ) ρ
质量流量
mS = C0 A0 2Rgρ (ρ0 − ρ )
C0——流量系数（孔流系数） A0——孔面积。
讨论：
（1）特点：
恒截面、变压差——差压式流量计
流速和流量测量
dv dy
F Sv / y F y
S v v Biblioteka y称为粘度，或动力粘度(dynamic viscosity)，单位是： 泊（P）(Pa.s)
, 称为运动粘度，单位是：m2 / s
（Kinematic viscosity）
（二）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。
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成反此，即
容积式计量表
椭圆齿轮 流量计
腰轮流量 计
活塞式 流量计
括板式流 量计
2.速度式计量表
在仪表中装一旋转叶轮，流体流过 时，推动叶轮旋转，叶轮的转动正比于 流过介质的总量，叶轮转动带动计数器 的齿轮机构，计数器即显示读数。这类 计量表机构简单，但精度低。一般在2％ 左右，大多的水表即采用此结构表。
（二）流量计
所谓层流(laminar flow)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(turbulent flow)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。
F Sv / y F y
S v v Biblioteka y称为粘度，或动力粘度(dynamic viscosity)，单位是： 泊（P）(Pa.s)
, 称为运动粘度，单位是：m2 / s
（Kinematic viscosity）
（二）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。
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成反此，即
容积式计量表
椭圆齿轮 流量计
腰轮流量 计
活塞式 流量计
括板式流 量计
2.速度式计量表
在仪表中装一旋转叶轮，流体流过 时，推动叶轮旋转，叶轮的转动正比于 流过介质的总量，叶轮转动带动计数器 的齿轮机构，计数器即显示读数。这类 计量表机构简单，但精度低。一般在2％ 左右，大多的水表即采用此结构表。
（二）流量计
所谓层流(laminar flow)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(turbulent flow)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。
化工原理1.7流速、流量测量
2. 某孔板流量计，当水流量为qV时，U型差压计读数 R=600mm（指示液ρ0=3000kg/m3），若改用ρ0=3000kg/m3 的 指示液，水流量不变，则读数R变为 mm。
3. 用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板
前后的压差值将
；若改用转子流量计，则转子前后
压差值将
。
31
讨论： （1）特点： 恒压差、变截面——截面式流量计 恒环隙流速、恒能量损失
（2）刻度换算 ● 标定流体：20℃水（ρ＝1000kg/m3 ）
20℃、101.3kPa下空气（ρ ＝1.2kg/m3）
23
● 校核
CR相同,同刻度时：
qV 2 qV 1
=
ρ1(ρ f − ρ2 ) ρ2(ρ f − ρ1)
（4）转子流量计 qV = CR AR
2(ρ f − ρ )V f g ρAf
• 特点：恒压差、变截面——截面式流量计
有刻度换算问题
（恒环隙流速、恒能量损失）
各种流量计的安装及使用、优缺点 29
孔板流量计
差压式流量计 恒截面、变压差
qV = C 0 A0
2 Rg ( ρ 0 − ρ ) ρ
能量损失大
转子流量计
截面式压差计 恒压差、变截面
qV = CR AR
2(ρ f − ρ )V f g ρAf
有刻度换算问题
文丘里流量计
qV 2 = ρ1(ρ f − ρ2 )
qV 1
ρ2(ρ f − ρ1)
30
思考题1.7
1. 某孔板流量计用水测得C0=0.64，现用于测量ρ=900kg/m3、 μ=0.8cP液体的流量，此时C0 0.64（>，=，<） (设Re超过 界限值)。
3. 用孔板流量计测量流体流量时，随流量的增加，孔板
前后的压差值将
；若改用转子流量计，则转子前后
压差值将
。
31
讨论： （1）特点： 恒压差、变截面——截面式流量计 恒环隙流速、恒能量损失
（2）刻度换算 ● 标定流体：20℃水（ρ＝1000kg/m3 ）
20℃、101.3kPa下空气（ρ ＝1.2kg/m3）
23
● 校核
CR相同,同刻度时：
qV 2 qV 1
=
ρ1(ρ f − ρ2 ) ρ2(ρ f − ρ1)
（4）转子流量计 qV = CR AR
2(ρ f − ρ )V f g ρAf
• 特点：恒压差、变截面——截面式流量计
有刻度换算问题
（恒环隙流速、恒能量损失）
各种流量计的安装及使用、优缺点 29
孔板流量计
差压式流量计 恒截面、变压差
qV = C 0 A0
2 Rg ( ρ 0 − ρ ) ρ
能量损失大
转子流量计
截面式压差计 恒压差、变截面
qV = CR AR
2(ρ f − ρ )V f g ρAf
有刻度换算问题
文丘里流量计
qV 2 = ρ1(ρ f − ρ2 )
qV 1
ρ2(ρ f − ρ1)
30
思考题1.7
1. 某孔板流量计用水测得C0=0.64，现用于测量ρ=900kg/m3、 μ=0.8cP液体的流量，此时C0 0.64（>，=，<） (设Re超过 界限值)。
流速及流量测量介绍
（2）流体条件及管道要求
1）标准节流装置只适用于圆形截面的管道中单项、 均质流体的流量，流体应充满圆管并连续稳定流 动，流速应小于亚音速，流体在到达节流件前应 是充分发展的紊流。
2）节流件上下游的直管段长度应符合标准的要求。
4．配套仪表
双管差压计、双波 纹管差压计、电容 式差压变送器等。 若直接显示流量， 仪表内需要有开方 器。
测量误差 ≤±(0.5%O.F.S+2.5%O. R)
线性误差 ≤± 0.5%O.F.S(10m/s)
环境温度 0℃…+60℃最高 额定压力 PN 16bar
重复精度 测量值的0.4%
管接头 不锈钢
输出信号 晶体管PNP和NPN集
壳体
PC
电极开路最大100mA 外壳
IP 65(带电缆插头)
频率0…200Hz
v—平均流速 m/s
Q
4
D2
v
E 4 104 B Q kQ
D
变送器结构
外壳、磁轭、励磁 线圈、电极、测量 导管 注意： 1．为了防止磁力线被
测量导管的管壁短路， 导管由非导磁的材料 组成。 2．当采用导电材料作 导管，测量导管与电 极之间需要加内衬。
特点
测量精度高，一般为1.0级；可以测量含 有固体颗粒或纤维或带有腐蚀性的液体； 直管段要求低；被测液体需要导电。
2. 按中间矩形法布置测点。在 每一个圆环内布置测点，测 点所在圆周恰将圆环面积平 分，推荐均布四个。也可按 切比雪夫法布置测点。
3. 平均流速等于各点平均
二．利用节流装置进行流量测量
组成：节流装置、导压管、显示仪表
信号变换
仪表组成
1.节流件的工作原理
（以孔板为例）
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假设流经管道的流体为不可压缩的流体，对截面1、 2列写： 2 '2 1 1 连续运动方程： D v d v （1）
4 1 4 2
伯努利方程：
P v1 P v 2 （2）
' 1 1 2 ' 2 1 2
' 2
2
2
d 由1式得： v1 v 2 D
代入2式
4．配套仪表
双管差压计、双波 纹管差压计、电容 式差压变送器等。 若直接显示流量， 仪表内需要有开方 器。
思考题：
采用孔板、差压变送器组成的测量系统测 量管道内流体的流量。已知差压变送器的 量程为0—0.6KPa，输出4—20mA，对 应流体的流量为0— 4.0m3 / s 。 1.当仪表的指示流量为 时，对 应的孔板两端的输出压差为多少？ 当差压变送器的输出为12mA时，流体的 流量为多少？
8030涡轮式流量传感器
专为轻腐蚀性无固 态的液体设计，整 体涡轮和电子模板 可通过卡式插头快 速方便地连接，传 感器产生一个与流 量成比例，便于发 送和处理的频率信 号。
V M 0.12 C
（1+ε ）=1.0034
所以气体的可压缩性程度对于动压的影响很小，一 般情况下可忽略。
1.测量原理
国标中规定：测压管的使用上限流体马赫 数M<0.25，测量下限流速在全压孔的 Re>200。上限或下限的规定都是为了避免 造成过大的测量误差。
2．静压的测量
•（1）测量原理：
r 2 Vr Vo 1 R
V 1 V0 2 （2）紊流：
r0=0.7071R
1 n
r V r Vo 1 R
V 1 V0 2
r0=0.762R
所以如果知道被测流 体的状态，可根据流 体的流速分布情况布 置测点，
测点的选择
Pj v P0 0
1 2 2
v
2
( P0 Pj ) _________动力测压法基本公式
结论：测出全压和静压即可测得流体流速。
1.测量原理
对于可压缩性气体总压和静压之间关系式为：
P0 Pj 1 v 2 (1 ) 2
可压缩性修正系数
M 2 2 k 4绝热指数 M 4 24 马赫数 •在通风空调工程中，气体流速一般低于40m/s，空 气温度为20℃，常温下音速为343m/s，
角接取压的取压孔位于孔板 或喷嘴上下游两侧端面处。
法兰取压的取压孔轴线 与孔板上下游两侧端面 的 距 离 各 为 25.4±1mm 。
（2）流体条件及管道要求
1）标准节流装置只适用于圆形截面的管道中单项、 均质流体的流量，流体应充满圆管并连续稳定流 动，流速应小于亚音速，流体在到达节流件前应 是充分发展的紊流。 2）节流件上下游的直管段长度应符合标准的要求。
二．
qm—质量流量 qw—重量流量 qv—体积流量
表达方式
kg/s kgf/s m3/s
qm qw q v g
转换关系：
•标准体积流量：温度为20℃，压力为一标 准大气压测得的体积流量为标准体积流量。
流量计分类
1．差压式流量计：如：毕托管、孔板、喷嘴、 文丘里管、转子流量计等 2．速度式流量计：流体推动叶轮旋转，叶轮转 速与流速成正比。如：水表、涡轮流量计。 3．容积式流量计：流量计在被测流体的推动下， 将流体一份份封闭在测量腔体内，并一份份 推送出去，根据单位时间内推送出去的体积 数实现流速的测量。 4．其他类型流量计：电磁流量计、涡街流量计、 超声波流量计、质量流量计等。
流量公式
f v f g v f g pAf
1 p v f g( f ) Af 2 Q A0 p
由上面两式
Q A0 2 gv f Af
f
由于锥度小，
Q ch
A0 ch
Af
2 gv f
f
流量公式
刻度校正
转子流量计在出厂时，对于测量气体的流量 计，是以空气标定流量的，对于测量液体的 流量计是以水标定流量的。当转子流量计用 于其他气体或液体流量测量时，应进行密度 修正。对应的校正系数为：
以等环面法为例：
圆形管道 1. 将截面分成面积相等的数个 同心圆环。一般n>=5，直径 小于300mm时，n=3 2. 按中间矩形法布置测点。在 每一个圆环内布置测点，测 点所在圆周恰将圆环面积平 分，推荐均布四个。也可按 切比雪夫法布置测点。 3. 平均流速等于各点平均
二．利用节流装置进行流量测量
AVM-03风速计
风速计
檔位 M/S KNOTS
测量范围 0.3-45.0 0.6-88.0
分辨率 0.1 0.1
误差 ± 3% or 0.1 位 ± 3% or 0.1 位
ft/min
Km/hr 温度(AVM-03) 温度(AVM-03) ℃ ℉
60-8800
1-140.0 0-60 32-140
HH50系列智能金属管浮子流量计
四．动压平均管（阿纽巴管、笛形管） 测量平均动压，即测量平均流速。
大家都见过水表吧
第五节 叶轮式流量计
一．水表 分类：根据水流特点： 切线流： 单流束、多流束 竖式流： 轴流式： 根据流量指示部分位置： 湿式水表：流量指示部分处于水中 干式水表：流量指示部分处于空气中。
v2
1 d 1 D
'
4
P
2
' 1
P2'
qv F v2
d '2 4
1 d' 1 D
4
P
2
' 1
P2'
kg/s
继续 看吧
d
qm F v2 4 d
'2
1 d' 1 D
4
第七章 流速及流量测量
空气流速流量测量方法
机械法 转杯风速仪 动压法 毕托管 散热率法 热线风速仪，热球风速仪，可 测低速 节流式 喷嘴 激光测速、超声波 卡门涡街
第一节 流速测量
一．机械法测量流速 二．散热率法测量流速 三. 动压法
一．机械法测量流速
1．种类：翼式、杯式
三．转子流量计
•恒压降变截面
流量不同转子的高度不同
qv F0
2
P
看看原理吧
（1）当压差Δ P对浮子产生 向上的作用力与介质对浮 子的浮力之和等于浮子重 量时，浮子就处于平衡状 态。 （2）随着流量的增加，差压 Δ P增大，所以浮子上升。 （3）随着流量减少，差压Δ P减小，所以浮子 下降，
（1）介质为液体 k1
f f
0
0
刻度校正
Q ch
Q ch
2 gv f Af
2 gv f Af
f 0 k1 0
f f
0
0
f
（2）介质为空气 0 或 k2
PT 0 P0T
第三节 差压式流量计
一．利用毕托管测量流量
问题？
利用毕托管可以测得管道内流体的流速， 但毕托管所测得的是点流速，而由于流体 的粘性作用，管道内截面上各点的分布并 不均匀，而要想得到管道内流体的流量需 要得到管道内的平均流速，而管道内哪一 点的流体流速等于平均流速呢？
先看看管道内流体的速度分布吧
（1）层流：
2 P P
' 1
' 2
m3/s
P
' 2
用实际测得的压差代替 P P ，d’用孔板的开 d 口孔径d代替， 用β 表示，并且采用一流出系 D 数C或流量系数α 。上述公式为：
' 1
继续 看吧
CC 2 2 22 2 2 2 22 2 22 C 2 2 2 qv qv d dd PP dd PP 0F0 P P qv P d P F F0 P 4 44 4 44 1 11 4 44
v kp 2
( P0 Pj）
kp为速度校正系数，一般情况下毕托管在使用 之前需要进行标定，以确定速度校正系数。
想知道分类吗
（1）L形毕托管：标准形毕托管，
继续看吧
（2）T形毕托管：迎着 流体的开口端测量流 体的总压，背着流体 的开口端测量流体的 静压。一般用于测量 含尘浓度较高的空气 流速，速度校正系数 一般为0.83—0.87。 例如测量烟气流速。
10
0.1 0.1 0.1
± 3% or 10 位
± 3% or 0.1 位 ± 0.8 ± 1.5
二．散热率法测量流速
原理：散热率与流体的流速成正比。 1．热线风速仪 测量方法：恒电流法、恒温法
I I→ v T
T →v
恒流型
恒温型
三．动力测压法测量流速
1．原理
A B
•当气流速度较小，可不考虑流体的可压缩性，并认 为他的密度为常数，建立伯努利方程：
m3/s
qm F0 2P
kg/s
若流体为可压缩性流体，则
qm F0 2P
kg/s
流量系数α 由实验决定，与节流件形式、 取压方式、RED、m管道粗糙度有关。
3．标准节流装置
（1）标准节流装置取压方式
角接取压 法兰取压 环室取压
标准孔板：
直接钻孔取压
标准喷嘴：角接取压 文丘里管：角接取压
二．涡轮流量计
1.传感器组成
二．涡轮流量计
详细结构
2.工作原理
转数
4 1 4 2
伯努利方程：
P v1 P v 2 （2）
' 1 1 2 ' 2 1 2
' 2
2
2
d 由1式得： v1 v 2 D
代入2式
4．配套仪表
双管差压计、双波 纹管差压计、电容 式差压变送器等。 若直接显示流量， 仪表内需要有开方 器。
思考题：
采用孔板、差压变送器组成的测量系统测 量管道内流体的流量。已知差压变送器的 量程为0—0.6KPa，输出4—20mA，对 应流体的流量为0— 4.0m3 / s 。 1.当仪表的指示流量为 时，对 应的孔板两端的输出压差为多少？ 当差压变送器的输出为12mA时，流体的 流量为多少？
8030涡轮式流量传感器
专为轻腐蚀性无固 态的液体设计，整 体涡轮和电子模板 可通过卡式插头快 速方便地连接，传 感器产生一个与流 量成比例，便于发 送和处理的频率信 号。
V M 0.12 C
（1+ε ）=1.0034
所以气体的可压缩性程度对于动压的影响很小，一 般情况下可忽略。
1.测量原理
国标中规定：测压管的使用上限流体马赫 数M<0.25，测量下限流速在全压孔的 Re>200。上限或下限的规定都是为了避免 造成过大的测量误差。
2．静压的测量
•（1）测量原理：
r 2 Vr Vo 1 R
V 1 V0 2 （2）紊流：
r0=0.7071R
1 n
r V r Vo 1 R
V 1 V0 2
r0=0.762R
所以如果知道被测流 体的状态，可根据流 体的流速分布情况布 置测点，
测点的选择
Pj v P0 0
1 2 2
v
2
( P0 Pj ) _________动力测压法基本公式
结论：测出全压和静压即可测得流体流速。
1.测量原理
对于可压缩性气体总压和静压之间关系式为：
P0 Pj 1 v 2 (1 ) 2
可压缩性修正系数
M 2 2 k 4绝热指数 M 4 24 马赫数 •在通风空调工程中，气体流速一般低于40m/s，空 气温度为20℃，常温下音速为343m/s，
角接取压的取压孔位于孔板 或喷嘴上下游两侧端面处。
法兰取压的取压孔轴线 与孔板上下游两侧端面 的 距 离 各 为 25.4±1mm 。
（2）流体条件及管道要求
1）标准节流装置只适用于圆形截面的管道中单项、 均质流体的流量，流体应充满圆管并连续稳定流 动，流速应小于亚音速，流体在到达节流件前应 是充分发展的紊流。 2）节流件上下游的直管段长度应符合标准的要求。
二．
qm—质量流量 qw—重量流量 qv—体积流量
表达方式
kg/s kgf/s m3/s
qm qw q v g
转换关系：
•标准体积流量：温度为20℃，压力为一标 准大气压测得的体积流量为标准体积流量。
流量计分类
1．差压式流量计：如：毕托管、孔板、喷嘴、 文丘里管、转子流量计等 2．速度式流量计：流体推动叶轮旋转，叶轮转 速与流速成正比。如：水表、涡轮流量计。 3．容积式流量计：流量计在被测流体的推动下， 将流体一份份封闭在测量腔体内，并一份份 推送出去，根据单位时间内推送出去的体积 数实现流速的测量。 4．其他类型流量计：电磁流量计、涡街流量计、 超声波流量计、质量流量计等。
流量公式
f v f g v f g pAf
1 p v f g( f ) Af 2 Q A0 p
由上面两式
Q A0 2 gv f Af
f
由于锥度小，
Q ch
A0 ch
Af
2 gv f
f
流量公式
刻度校正
转子流量计在出厂时，对于测量气体的流量 计，是以空气标定流量的，对于测量液体的 流量计是以水标定流量的。当转子流量计用 于其他气体或液体流量测量时，应进行密度 修正。对应的校正系数为：
以等环面法为例：
圆形管道 1. 将截面分成面积相等的数个 同心圆环。一般n>=5，直径 小于300mm时，n=3 2. 按中间矩形法布置测点。在 每一个圆环内布置测点，测 点所在圆周恰将圆环面积平 分，推荐均布四个。也可按 切比雪夫法布置测点。 3. 平均流速等于各点平均
二．利用节流装置进行流量测量
AVM-03风速计
风速计
檔位 M/S KNOTS
测量范围 0.3-45.0 0.6-88.0
分辨率 0.1 0.1
误差 ± 3% or 0.1 位 ± 3% or 0.1 位
ft/min
Km/hr 温度(AVM-03) 温度(AVM-03) ℃ ℉
60-8800
1-140.0 0-60 32-140
HH50系列智能金属管浮子流量计
四．动压平均管（阿纽巴管、笛形管） 测量平均动压，即测量平均流速。
大家都见过水表吧
第五节 叶轮式流量计
一．水表 分类：根据水流特点： 切线流： 单流束、多流束 竖式流： 轴流式： 根据流量指示部分位置： 湿式水表：流量指示部分处于水中 干式水表：流量指示部分处于空气中。
v2
1 d 1 D
'
4
P
2
' 1
P2'
qv F v2
d '2 4
1 d' 1 D
4
P
2
' 1
P2'
kg/s
继续 看吧
d
qm F v2 4 d
'2
1 d' 1 D
4
第七章 流速及流量测量
空气流速流量测量方法
机械法 转杯风速仪 动压法 毕托管 散热率法 热线风速仪，热球风速仪，可 测低速 节流式 喷嘴 激光测速、超声波 卡门涡街
第一节 流速测量
一．机械法测量流速 二．散热率法测量流速 三. 动压法
一．机械法测量流速
1．种类：翼式、杯式
三．转子流量计
•恒压降变截面
流量不同转子的高度不同
qv F0
2
P
看看原理吧
（1）当压差Δ P对浮子产生 向上的作用力与介质对浮 子的浮力之和等于浮子重 量时，浮子就处于平衡状 态。 （2）随着流量的增加，差压 Δ P增大，所以浮子上升。 （3）随着流量减少，差压Δ P减小，所以浮子 下降，
（1）介质为液体 k1
f f
0
0
刻度校正
Q ch
Q ch
2 gv f Af
2 gv f Af
f 0 k1 0
f f
0
0
f
（2）介质为空气 0 或 k2
PT 0 P0T
第三节 差压式流量计
一．利用毕托管测量流量
问题？
利用毕托管可以测得管道内流体的流速， 但毕托管所测得的是点流速，而由于流体 的粘性作用，管道内截面上各点的分布并 不均匀，而要想得到管道内流体的流量需 要得到管道内的平均流速，而管道内哪一 点的流体流速等于平均流速呢？
先看看管道内流体的速度分布吧
（1）层流：
2 P P
' 1
' 2
m3/s
P
' 2
用实际测得的压差代替 P P ，d’用孔板的开 d 口孔径d代替， 用β 表示，并且采用一流出系 D 数C或流量系数α 。上述公式为：
' 1
继续 看吧
CC 2 2 22 2 2 2 22 2 22 C 2 2 2 qv qv d dd PP dd PP 0F0 P P qv P d P F F0 P 4 44 4 44 1 11 4 44
v kp 2
( P0 Pj）
kp为速度校正系数，一般情况下毕托管在使用 之前需要进行标定，以确定速度校正系数。
想知道分类吗
（1）L形毕托管：标准形毕托管，
继续看吧
（2）T形毕托管：迎着 流体的开口端测量流 体的总压，背着流体 的开口端测量流体的 静压。一般用于测量 含尘浓度较高的空气 流速，速度校正系数 一般为0.83—0.87。 例如测量烟气流速。
10
0.1 0.1 0.1
± 3% or 10 位
± 3% or 0.1 位 ± 0.8 ± 1.5
二．散热率法测量流速
原理：散热率与流体的流速成正比。 1．热线风速仪 测量方法：恒电流法、恒温法
I I→ v T
T →v
恒流型
恒温型
三．动力测压法测量流速
1．原理
A B
•当气流速度较小，可不考虑流体的可压缩性，并认 为他的密度为常数，建立伯努利方程：
m3/s
qm F0 2P
kg/s
若流体为可压缩性流体，则
qm F0 2P
kg/s
流量系数α 由实验决定，与节流件形式、 取压方式、RED、m管道粗糙度有关。
3．标准节流装置
（1）标准节流装置取压方式
角接取压 法兰取压 环室取压
标准孔板：
直接钻孔取压
标准喷嘴：角接取压 文丘里管：角接取压
二．涡轮流量计
1.传感器组成
二．涡轮流量计
详细结构
2.工作原理
转数