第五章流量的测量
小流域暴雨洪峰流量的计算
水科院公式
H 24 据当地多年平均最大24h暴雨量等值线图可查阅
Cs=3.5Cv
Kp＝1+Cv p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
2．最大日降雨量法(《室外排水设计规 范》 )
t:降雨历时(min); T:设计重现期(a)； C、n、b为地方性参数，可参照邻近有自记雨量计资料且气 象条件相似的地区进行推算，或依据实践经验推求； q20:当T＝1a，t＝20min时的本地区暴雨强度
为地区参数
hd 为多年平均最大日降雨量(mm)
流域汇流分析计算
流域汇流分析计算就是将坡地漫流与河槽集流 两个相继发生的汇流过程作为一个整体来处理， 运用等流时线法把前述的净雨过程推演为出口 断面的流量过程，获得最大洪峰流量表达式。
等流时线是指将流域上汇流时间相等点连成的 线，即每条线上的各水质点在一定时间同时到 达出流断面
iHale Waihona Puke 为平均降雨强度 f：降雨损失，F:流域面积面积
i:为平均降雨强度； f:为降雨损失强度； F:为流域面积； K:为单位换算系数； a:为参数，a＝0．278.
水科院水文所公式
流域汇流时间以h计
洪峰流量径流系数,量纲为1
n: 暴雨强度衰减指数, 量纲为1 F: 流域面积 km2 A: 流域面积
（2）图解法按照上例计算
见excel计算表5-4
(3)最小二乘法的应用
以5-1为例
二乘法与图解法各有优缺点
求解公式i= A 中参数
(t b)n
（1）采用试摆法：见例题EXCEL （2）采用最小二乘法
p
缺乏自记雨量计资料情况下求解参数
1．等值线图法 :《水文手册》中一般都附有暴雨公 式参数A， n 的等值线图. A也可用下式计算
流体力学D课件 第五章
hf
Vd
对数形式为
lg 1.806 lg Re
在尼古拉兹图中为一条斜直线。
(2) 过渡区 (2300 Re 4000) (3) 湍流完全光滑管区
情况复杂，无单一计算公式。
布拉修斯公式 (4000 Re 105 )
0.3164 Re0.25 基于湍流速度分布导出。
水头损失的两种形式
2 p1 v12 p2 v2 z1 1 z2 2 hw g 2g g 2g
hf hj
沿程损失
局部损失
流体克服粘性阻力 而损失的能量，流 程越长，损失越大
流体克服边界形状改变 所产生的阻力而损失的 能量，发生在局部范围
直圆管流动的沿程损失 1 达西公式 不可压缩粘性流体在内壁粗糙的直圆管中作定常流动时，压 强降低（损失）的表达式（可用量纲分析方法确定）
V12 V2 2 1 1 1 2 2 hm ( p1 p2 ) (V1 V2 ) V2 (V2 V1 ) 1 ( ) g 2g g 2g V1
V12 d12 2 V12 (1 2 ) K e1 2g 2g d2
d K e1 1 d
2. 等效粗糙度 穆迪引入等效粗糙度概念 。对实际商用管，粗糙度呈随机分 布，可通过与尼古拉兹实验曲线作对比，确定其等效粗糙度。 材料(新) 铆钉钢 ε(mm) 0.9～9.0
常用商用管的 等效粗糙度列于 右表中。
水泥 木板
铸铁 镀锌铁 镀锌钢 无缝钢
0.3～3.0 0.18～0.9
0.26 0.15 0.25 ～0.50 0.012 ～0.2
1 2
1
(
Re1＝4.22×104，查Mooddy图得λ2＝0.027 ,重新计算速度
《检测技术》习题及答案
答：电涡流传感器结构简单、频率响应宽、灵敏度高、测量范围大，抗干扰能力强，特别是由于其非接触测量式的特点，在工业生产和科学技术的各个领域中得到了广泛的应用。
11.什么事霍尔效应？霍尔电势与哪些参数有关？
答：①将导体或半导体置于磁场中并通入电流，若电流方向与磁场方向正交，则在与磁场和电流两者都垂直的方向上会出现一个电势差，这种现象称为霍尔效应。②与霍尔灵敏度系数、控制电流和磁感应强度有关。
检测技术
第一章
1.为什么测量结果都带有误差？研究测量误差有和意义？
答：①一切测量都具有误差，误差自始至终存在于所有科学实验的过程中。任何测量结果与被测物理量的真值之间都存在误差。②任何一个描述和表征测量结果的数据，若不知其可信程度，则该数据是无价值和无意义的。通过研究误差的来源，性质，和传递规律，掌握如何消除减小固定和估计误差对测量结果的影响买得到可靠的真实反映事物本质的结果，这就是误差理论研究的目的。
1.5%=±9℃ X1=±15÷500×100%=±3% X2=±12÷500×100%=±2.4% X3=±9÷500×100%=±1.8% 可供选择为第二台和第三台，因第二台经济合理，所以选择第二台，即等级精度为2.0的
第二章
1.何谓传感器？它由哪几部分组成？
答：①传感器是一种能把特定的被测非电量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。②它一般由敏感元件、转换原件和变换电路三部分组成。
3.什么事传感器的动态特性？
答：传感器的动态特性是指对于随时间变化的输入量的响应特性，在研究动态特性时通常根据“标准”输入信号来考虑传感器的响应特性。
第三章
1.经验温标主要有哪些？它们是如何定义的？
答：①华氏温标、摄氏温标②华氏温标：以水银为测温介质，制成玻璃水银温度计，选取氯化铵和冰水的混合物为温度计的零度，人体的温度为温度计的100度，根据温度计的体膨胀距离分成100份，每一份为1华氏度，记作1 °F。摄氏温度：在标准大气压下，把水的冰点定为0度，水的沸点定为100度，根据水的这两个固定温度点作100等分，每一份称为1摄氏度，记作1℃
大学物理：第五章 流体力学 (Fluid Mechanics)
Aneurysm(动脉瘤)
若处动脉的半径增大N倍 血液流速就缩小N2倍 病灶处的压强大幅度上降 由于该处血管壁薄，使血 管容易破裂。
上海交通大学 物理系
Atherosclerosis（动脉粥样硬化）
动脉病变从内膜开始。一 般先有脂质和复合糖类积 聚、出血及血栓形成，纤 维组织增生及钙质沉着， 并有动脉中层的逐渐蜕变 和钙化，病变常累及弹性 及大中等肌性动脉，
?
? hB=0.5m
P0
?
0
1 2
v
2 c
ghc
Pc
1 2
v
2 A
ghA
PA
vc 2ghA 6 m / s
B,C点
1 2
v
2 c
ghc
Pc
1 2
v
2 B
ghB
PB
SBvB SCvC
PB P0 0.85g
PB P0 ghD
hD 0.85m
上海交通大学 物理系
一柱形容器，高1m、截面积为5x10-2 m2，储满水 ，在容器底部有一面积为2x10-4 m2 的水龙头，问 使容器中的水流尽需多少时间？
度变小，压强变大
压力
上海交通大学 物理系
马格纳斯效应
上海交通大学 物理系
机翼受到的举力
Q：用机翼上、下的流速变化，讨论其受到的升力，是否合理
上海交通大学 物理系
上海交通大学 物理系
压强的范围
太阳中心 地球中心 实验室能维持的最大压强 最深的海沟 尖鞋跟对地板 汽车轮胎 海平面的大气压 正常的血压 最好的实验室真空
四、液流连续原理(Principle of continuity of flow)
流体力学第五章 管中流动-1
Re vd 1.0 0.1 76453 Rec 2300 6 1.308 10
管中流动为湍流。 (2) Rec vc d
vc
Rec
d
1.308 106 2300 0.03 0.1
2012年12月15日 20
5.2 圆管中的层流
本章所讨论的流体 1. 流体是不可压缩的; 2. 运动是定常的;
主要内容： • 速度分布 • 流量计算 • 切应力分布 • 沿程能量损失
2012年12月15日 21
过流截面上流速分布的两种方法
vd
我们知道当
较小，即速度和管子直径较小而粘度较大时出现层流
哈根-伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律， 它与精密实验的测定结果完全一致。
2012年12月15日 26
粘 度 的 测 定 方 法
利用哈根-伯肃叶（Hagen-Poiseuille）定律可以测定粘度，它是测 定粘度的依据。因为,根据公式可以导出：
pd 4
128qvl
pd 4t
4 A 4 Bh 2h 4cm S 2B vd 要使 Re H 2320 v 0.017 m / s dH
2012年12月15日 18
例题三：某段自来水管，d=100mm，v=1.0m/s,
水温10℃， （1）试判断管中水流流态？ （2）若要保持层流，最大流速是多少？
（2）速度分布具有轴对称性，速度分布呈抛物线形。 （3）等径管路中，压强变化均匀。 （4）管中的质量力不影响流动性。
2012年12月15日 22
• 1.第一种方法 • 根据圆管中层流的流动特点，对N-S方程式
KURZ公司流量计说明书
分 体型流量 计（ TS） 有二部分 组成： z 与传感器直接相连的机壳内仅有耐高温的接线端子排。 z 变 送 器 则 有 两 个 机 壳 ：一 个 机 壳 内 仅 有 与 传 感 器 相 对 应 连 接 的 接 线 端 子 排 ，
另 一个机壳 内则有桥 板、 4－20mA 线 路板 、ＣＰＵ 板，显示 面板和膜 片 键 及 I/O 板 。可 用二个 U 型 夹 具固 定安装。
注
意
454FT/504FT/534FT/K BAR-2000 系 列 流量仪 表 的软 件程 序 操作 内容 相 同
1
第一章
DAPRO Corpration U.S.A
概述
1. 开箱检查：
流 量 计 出 厂 时 配 备 以 下 物 品 及 资 料 ，开 箱 时 请 仔 细 核 对 。如 与 随 机 供 货 清 单 不 符 或 出现缺损，请及时与 DAPRO 上海代表处工作人员联系。
7． 交 流 供 电
供 电 电 压 根 据 用 户 要 求 可 以 是 115VAC 50-60HZ；或 230VAC 50- 60HZ。可 改 变 变压器的 跨接线进 行电压转 换。现跨 接线已经 在 230VAC 位 置，详 见附件 4。
电 压允许波 动范围在 +10/-20 内 。 115V 和 230VAC 功 率 最大 为 15W。 没有电源断路开关，可根据当地电气规定安装开关。
6
6．24V 直流供电
DAPRO Corpration U.S.A
工 艺介质温 度在 200°C 以下 的， 仪表电源 可在 18V-28V 之间 。 工 艺介质温 度在 200~500°C 之 间，仪表 电源电压 则应在 24V-28V 之间 。 仪 表 上 电 后 大 约 在 30 秒 进 入 工 作 状 态 ，启 动 电 流 最 大 达 到 550mA 并 逐 渐 减 小 到 200mA 左右。 没 有气体流 动时， IRP 电 流值约 为 0.1A。 流量最大 时， IRP 电 流值约为 0.3A。 电源具有反向保护，因此当没有输出信号或没有电流流过时，应按附件 3 中的 接线图检查电源的极性。 流 量变送器 应接地。 24VDC 电 源和 4-20mA 信 号都有 MOVS 金 属氧化 物压 敏 电阻，以阻止电压峰值进入仪表。
流量测量
2 2
2 2
平均流速
阻力系数
u2 =
1
2
4
ξ + c2 − c1 (d ′ / D )
ρ
( p1 − p2 )
则 实际流量公式：
qv = u2 A2 =
1
π
′ / D )4 4 ξ + c2 − c1 (d
d′
2
2
ρ
( p1 − p2 )
由于d’很难实测， 由于实际取压位 置与1、2面不一 节流件d易测， 致，故用实测差 压 Δp 替 p1 − p2 用d代替d’，令
5.2.3节流装置的类型与结构 节流装置的组成和类型 1）节流装置的组成和类型 组成：节流件、取压装置、测量管段； 标准化：孔板、喷嘴、文丘里管、文丘里喷 类型：
嘴、长径喷嘴； 非标准化：1/4圆喷嘴、锥形喷嘴、道尔管、 偏心孔板、圆缺孔板 。
2）标准节流装置的一般技术要求 管道：圆管—圆度有要求，管径有限制，节流 件前后应有一定长度的直管段，管内上游 10D，下游5D内，要求光滑，没有凹坑、毛刺 以及沉积物。 流体性质：单相、均质的牛顿流体（动力粘度 η=常数）而且流经节流件时，不能发生相变或 析出杂质。 流动状态：
d ′2 2 ρ ( p1 − p2 )
问题：一元流动得出的理论流量公式不是总体流量！
动能修正系数 设流体为牛顿流体且无旋转流，则总百努力方程和连续性方程：
u1 ρ1
u p2 u u + c1 = + c2 +ξ 2 ρ2 2 2 ρ1 π 2 π 2
D = u2 ρ 2 d ′ 4 4
p1
2 1
• 截面积或者直径，为实际温度下的数值。 • 流束膨胀系数ε= f（β,x, P2/P1或△P/P1）与节流件形式有 关，有经验公式。 X为等熵指数与介质有关。 • 流出系数 c ：是在一定的β和△P下，实测的流量值与理 论计算的流量值之比。由于实测时总有损失情况，所以 c<1；喷嘴、文丘里管等对流动扰动较小，所以 c≈1(>0.95)；孔板则对流动扰动比较大，所以c≈0.6。 c=f (β,Re)和节流件形式有关，有经验公式。
2022最新热工测量与自动控制重点总结
（2022最新）热工测量与自动控制重点总结热工测量与自动控制重点总结第一章测量与测量仪表的基本知识1测量：是人们对客观事物取得数量观念的一种认识过程。
人们通过试验和对试验数据的分析计算，求得被测量的值。
2测量方法：是实现被测量与标准量比较的方法，分为直接测量、间接测量和组合测量。
3按被测量在测量过程中的状态不同，有分为静态和动态测量。
4测量系统的测量设备：由传感器、交换器或变送器、传送通道和显示装置组成。
5测量误差的分类：1）系统误差2）随机误差3）粗大误差6按测量误差产生来源：1）仪表误差或设备误差2）人为误差3）环境误差4）方法误差或理论误差5）装置误差6）校验误差.7测量精度：准确度、精密度、精确度。
8仪表的基本性能：一般有测量范围、精度、灵敏度及变差。
9精度：是所得测量值接近真实值的准确程度，以便估计到测量误差的大小。
10仪表的灵敏限是指能够引起测量仪表动作的被测量的最小变化量，故友称为分辨率或仪表死区。
第二章1产生误差的原因：1）测量方法不正确2）测量仪表引起误差3）环境条件引起误差4）测量的人员水平和观察能力引起的误差。
2函数误差的分配：1）按等作用原则分配误差2）按可能性调整误差3）验算调整后的总误差。
第三章温度测量1温标：是温度数值化的标尺。
他规定了温度的读数起点和测量温度的基本单位。
2热电偶产生的热电势由接触电势和温差电势组成。
3热电偶产生热电势的条件是：1）两热电极材料相异2）两接点温度相异.4热电偶的基本定律：1）均质导体定律2）中间导体定律3）中间温度定律。
4补偿电桥法：是采用不平衡电桥产生的电势来补偿电偶因冷端温度变化而引起的热电势的变化值。
5电阻温度计的传感器是热电阻，热电阻分为金属热电阻和半导体热敏电阻两类。
6热电阻温度计测温度的特点：1）热电阻测温度精度高，测温范围宽，在工业温度测量中，的到了广泛的应用。
2）电阻温度系数大，电阻率大，化学、物理性能稳定，复现性好，电阻与温度的关系接近线性以及廉价。
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第五章流量的测量
5 按测量方法和结构分类
差压式流量计容积式流量计浮子流量计
涡轮流量计
电磁流量计
流体振荡流量计超声流量计
质量流量计插入式流量计明渠流量计靶式流量计
差压式流量计通常由节流装置(或流量传感器)和测量差压的差压计(或差压变送器)组成
使用标准节流装置时，流体的性质和状态必须满足下列条件：
1) 满管流
2) 单相流
3) 定常流
4) 无相变流
5) 无旋流
2.1 理论基础和流量公式2.1.1 测量原理和流动情况2.1.2 节流装置的流量公式
对于可压缩流体非定常流动，连续方程为
常数
222111===m q A u A u ρρ1、连续方程
2、伯努利方程
常数
22
=++u p gz ρ常数
=++=++g 2g 2g 2
2
u p z u p
z γρ一、流动基本方程
1)角接取压标准孔板；
2)法兰取压标准孔板；
3)D—D／2取压标准孔板；
4)角接取压标准喷嘴；
5)D—D／2取压长径喷嘴；
6)经典文丘里管；
7)文丘里喷嘴。
2、标准喷嘴(ISA1932喷嘴)
4、文丘里管
2.3 取压方式和取压装置
1．取压方式
(1)理论取压法
(2)D-D／2取压法
(3)角接取压法
(4)法兰取压法
2．标准取压装置
(1)角接取压装置
(2)法兰取压装置
2.4 节流式流量计的安装与使用
一、节流装置的安装
1.节流件的安装
2. 取压口位置的选择
3. 导压管路的安装
1)差压信号管路(导压管)应按最短的距离敷设，其长度最好在16m以内，一般不应超过50m。
其内径应大于6mm。
2)导压管应垂直或倾斜安装，其倾斜度不得小于1：12，以便能及时排走气体(测量液体介质时)或凝结水(测量气体介质时)。
3)信号管路应带有阀门等必要的附件，使得能在主设备运行的条件下冲洗信号管路、现场校验差压计以及在信号管路发生故障时能与主设备隔离。
4)应能防止有害物质(如高温介质、腐蚀性介质等)进入差压计。
差压信号管路的安装方式：1．测量液体流量时的信号管路
2、测量气体流量时的信号管路
3．测量蒸汽流量时的信号管路
二、节流式流量计的使用
1、液体流量测量
在连接差压计前，打开节流装置处的两个导压阀和导压管上的两个冲洗阀，用被测流体冲洗导压管，以免管锈或污物进入差压计。
使用时，先打开差压计上的平衡阀，然后微微打开差压计上的正压导压阀，使流体慢慢进入差压计，将空气从差压计的排气针阀孔排尽，直到不再有气泡时，关闭排气针阀。
接着关闭平衡阀，并骤然打开负压导压阀，仪表即投入正常工作。
装配隔离器时，在运行前，首先应将差压计和隔离器充满隔离液。
大致方法如下：先关闭节流装置上两个导压阀，然后打开差压计上的导压阀和平衡阀及上端两个排气针阀，再打开隔离器的中间旋塞，从一个隔离器慢慢注入隔离液，直到另一个隔离器充满隔离液为止，旋紧中间旋塞。
打开隔离器上的平衡阀，关闭差压计上的平衡阀。
然后慢慢打开隔离器上的正压导压阀，待被测介质充满导压管和隔离器后，关闭隔离器上的平衡阀，打开负压导压阀，流量计即投入正常工作。
尤其是测量腐蚀性介质时，操作要特别小心，在未关闭节流装置上的两个导压阀前，不允许先打开差压计上的平衡阀。
也不准在打开平衡阀时，将两导压阀打开，以免腐蚀性介质进入差压计。
如因某种原因发现腐蚀性介质进入差压计中，应立即停止工作，进行清洗。
2．气体流量测量
使用前，也应在关闭差压计上两导压阀的情况下，对导压管进行吹洗，以免管道中的锈污和杂物进入差压计。
使用时，首先缓慢地打开节流装置上的两个导压阀，使被测气体充满导压管。
然后的打开平衡阀，并微微打开差压计上的正压导压阀，使差压计逐渐充满被测气体，同时将差压计内的液体从排液针阀排掉。
最后，关闭差压计上的平衡阀，并打开差压计上的负压导压阀，仪表即投入正常工作。
3．蒸汽流量测量
测量蒸汽流量时，冲洗导压管的过程同上。
冲洗后，先关闭节流装置上两个导压阀，将冷凝器和导压管中的冷凝水从冲洗阀放掉。
然后打开差压计上的导压阀和平衡阀及排气针阀，向一个冷凝器注入冷凝液，直到另一个冷凝器上有冷凝液溢出为止。
当排气针阀不再有气泡后关闭排气针阀。
为了避免附加的差压测量误差，必须注意冷凝器与差压计之间的导压管以及差压计内的测量室都应充满冷凝水，两冷凝器中的液面必须处于同一水平高度。
最后，关闭差压计上的平衡阀，同时打开节流装置上的两导压阀，仪表即投入正常工作。
第三节容积式流量仪表
也称定排量流量计，简称P.D.流量计
广泛应用于测量石油类流体、饮料类流体、气体以及
水的流量。
在流量计中是精度最高的一类仪表之一。
一般不用它来测量瞬时流量，而是常用来计量累积流量(又称总量)。
它是一种累积流量计(又称总量表)。
容积式流量计具有如下优点
1)测量准确度高，是所有流量仪表中测量精度最高的一类仪表。
2)安装管道条件对流量计计量精度没有影响。
3)可用于高粘度液体的流量测量。
4)测量范围度较宽。
5)直读式仪表无需外部能源就可直接得到流体总量，使用方便。
容积式流量计的缺点如下
1)机械结构较复杂，体积庞大笨重，尤其是大口径仪表。
所以，容积式流量计一般只适用于中小口径。
2)被测介质的种类、口径、介质工作状态等的适应范围不够宽。
容积式流量计的适用范围为：工作压力最高可达
10MPa，测量液体时工作温度可达300℃，测量气体时工作温度可达120℃。
仪表口径为10～500mm，液体流量范围(0．4～3000)m3/h。
3)大部分容积式流量计只适用于洁净单相流体。
测量含有颗粒、脏污物的流体时需安装过滤器，测量含有气体的液体时必须安装气体分离器。
4)部分形式的仪表(如椭圆齿轮式、腰轮式、卵轮式、旋转活塞式、往复活塞式等)在测量过程中会给流动带来脉动，大口径仪表会产生较大噪声，甚至使管道产生振动。
一、容积式流量计的测量原理与结构
运动部件每循环动作一次，从流量计内送出的流体体积为v，流体流过时，运动部件动作次数为N，则N次动作的时间内通过流量计的流体体积
Nv
V=
只要记录运动部件的动作次数N，就可得知通过流量计的流体量。
1、转子型流量计
1）腰轮流量计
=
V4
Nv
适用于油品计量，也可制成测量气体的流量计计量准确度高，可达0．1～0．5级
主要缺点有：体积大、笨重；压损较大；运行中振动较大
2) 椭圆齿轮流量计
腰轮流量计
椭圆齿轮流量计
3）齿轮流量计
4）双转子（螺杆）流量计
2、刮板型流量计1）凸轮式刮板流量计
2）凹线式刮板流量计
3、活塞型流量计1）往复活塞流量计
2）旋转活塞流量计
4、其它类型流量计1）湿式气体流量计
2）膜式流量计
工业皮膜表
二、容积式流量计的选择、安装、使用和维护
1 容积式流量计的选择
1）容积式流量计型式的选择
2）容积式流量计性能的选择
1)流量范围；2)被测介质物性；
3)测量精度；
4)耐压性能(工作压力)和压力损失；
5)使用目的
最大流量最好应选在仪表最大流量的70％一80％
一般适合中小流量测量
3）容积式流量计配套设备的选择
一是为了减小流量计的附加误差，可以选用与流量计配套的自动温度补偿器和自动压力补偿器。
二是为了便于控制和管理，可以选用带发信器的流量计以及与之配套的远传指示器、积算仪、记录仪和控制器以及专用计算机设备等。
三是为了使流量计正常安全运行，可以选用流量计配套附加设备。
2、容积式流量计的安装
安装的一般要求如下：
1）环境条件：周围无腐蚀性气体，机械振动小，灰尘少且远离热
源的场所。
对要电远传的流量计，还应有符合规定
的电磁环境。
2）环境温度：一般不超过-15～40℃范围。
3）管道条件：清除一切杂物、锈蚀和污垢，管道内壁不得有凸出物
等口径同轴线
充分考虑工作温度引起的管道应力，采用无应力安装根据需要，在靠近流量计的进口处，安装合适的温度测量仪表和压力测量仪表，以便确定被测流体的温度和压力。