制药化工原理:第一章第六节流速和流量的测量
化工原理-1章流体流动

yi为各物质的摩尔分数,对于理想气体,体积分数与摩尔分数相等。
②混合液体密度计算
假设液体混合物由n种物质组成,混合前后体积
不变,各物质的质量百分比分别为ωi,密度分 别为ρi
n 1 2 混 1 2 n
1
例题1-1 求甲烷在320 K和500 kPa时的密度。
第一节 概述
流体: 指具有流动性的物体,包括液体和气体。
液体:易流动、不可压缩。 气体:易流动、可压缩。 不可压缩流体:流体的体积不随压力及温度变化。
特点:(a) 具有流动性 (b) 受外力作用时内部产生相对运动
流动现象:
① 日常生活中
② 工业生产过程中
煤气
填料塔 孔板流量计
煤气
水封
泵 水池
水
煤 气 洗 涤 塔
组分黏度见---附录9、附录10
1.2.1 流体的压力(Pressure) 一.定义
流体垂直作用于单位面积上的力,称为流体 的压强,工程上一般称压力。
F [N/m2] 或[Pa] P A
式中 P──压力,N/m2即Pa(帕斯卡);
F──垂直作用在面积A上的力,N;
A──作用面积,m2。
工程单位制中,压力的单位是at(工程大气压)或kgf/cm2。 其它常用的压力表示方法还有如下几种: 标准大气压(物理大气压)atm;米水柱 mH2O; 毫米汞柱mmHg; 流体压力特性: (1)流体压力处处与它的作用面垂直,并总是指向流体 的作用面。
液体:T↑,μ↓(T↑,分子间距↑,范德华力↓,内摩擦力↓) 气体:T↑,μ↑(T↑,分子间距有所增大,但对μ影响不大, 但T↑,分子运动速度↑,内摩擦力↑)
压力P 对气体粘度的影响一般不予考虑,只有在极高或极 低的压力下才考虑压力对气体粘度的影响。
化工原理流速与流量的测量讲义

外管B处
pB p
外管测得的是 流体的静压能。
返回
3
p
pA
pB
(
p
1
.
u2
)
p
1
.
u2
2
2
点速度:
.
u
2p
即
.
u
2Rg(0 )
讨论:
(1)皮托管测量流体的点速度,可测速度分布 曲线;
返回
(24)流量的求取:
由速度分布曲线积分 VS udA
测管中心最大流速,由 u umax ~ Re max 求平 均流速,再计算流量。
返回
1.167.4 转子流量计 一、结构与原理
从转子的悬浮高度 直接读取流量数值。
返回
二18、流量方程
设Vf为转子的体积,Af为转子最大部
分截面积,ρf为转子的密度,ρ为被测
液体的密度。当转子处于平衡时,
0
0′
转子承受的压力差 = 转子的重
力— 流体对转子的浮力
1
1′
( p1 p2 ) Af V f f g V f g
二、8 流量方程 在1-1′截面和2-2′截面间列柏努利方程,暂不计
能量损失
p1
1 2
u12
p2
1 2
u
2 2
变形得
u
2 2
u12
p1 p2
2
u
2 2
u12
2p
问题:(1)实际有能量损失;
(2)缩脉处A2未知。
返回
解决9 方法:用孔口速度u0替代缩脉处速度u2,引入
校正系数 C
由连续性方程
u
2 0
u12
C
化工原理第一章流体流动知识点总结

第一章流体流动一、流体静力学:压强,密度,静力学方程二、流体基本方程:流速流量,连续性方程,伯努利方程三、流体流动现象:牛顿粘性定律,雷诺数,速度分布四、摩擦阻力损失:直管,局部,总阻力,当量直径五、流量的测定:测速管,孔板流量计,文丘里流量计六、离心泵:概述,特性曲线,气蚀现象和安装高度8■绝对压力:以绝对真空为基准测得的压力。
■表压/真空度 :以大气压为基准测得的压力。
表 压 = 绝对压力 - 大气压力真空度 = 大气压力 - 绝对压力1.1流体静力学1.流体压力/压强表示方法绝对压力绝对压力绝对真空表压真空度1p 2p 大气压标准大气压:1atm = 1.013×105Pa =760mmHg =10.33m H 2O112.流体的密度Vm =ρ①单组分密度),(T p f =ρ■液体:密度仅随温度变化(极高压力除外),其变化关系可从手册中查得。
■气体:当压力不太高、温度不太低时,可按理想气体状态方程计算注意:手册中查得的气体密度均为一定压力与温度下之值,若条件不同,则需进行换算。
②混合物的密度■ 混合气体:各组分在混合前后质量不变,则有nn 2111m φρφρφρρ+++= RTpM m m=ρnn 2211m y M y M y M M +++= ■混合液体:假设各组分在混合前后体积不变,则有nmn12121w w w ρρρρ=+++①表达式—重力场中对液柱进行受力分析:液柱处于静止时,上述三力的合力为零:■下端面所受总压力 A p P 22=方向向上■上端面所受总压力 A p P 11=方向向下■液柱的重力)(21z z gA G -=ρ方向向下p 0p 2p 1z 1z 2G3.流体静力学基本方程式g z p g z p 2211+=+ρρ能量形式)(2112z z g p p -+=ρ压力形式②讨论:■适用范围:适用于重力场中静止、连续的同种不可压缩性流体;■物理意义:在同一静止流体中,处在不同位置流体的位能和静压能各不相同,但二者可以转换,其总和保持不变。
已阅5-化工基础第一章(流速和流量的测量)

2010-5-27
校核Re: 管内的流速
u=
π
qV d12
=
π
4
0.0136 × 0.1252
= 1.1(m /s)
4
管道的Re:
Re =
d1ρu1
0.125×880×1.1 = = 1.81×105 > Re c 0.67 ×103
故假设正确,以上计算有效.苯在管路中的流量为:
qV=48.96 m3/h
A0 d0 2 75 = ( ) = ( )2 = 0.36 A d1 125 1
= 0.67 ×103 Pa s
设Re>ReC,由图1-35查得: C0 = 0.648 由公式可求得苯的体积流量:
Re c = 1.5×105
qV = C0 A0
2Rg(ρ0 ρ)
ρ
2× 0.08×9.81× (13600 880) = 0.648× 0.785× 0.075 880 = 0.0136(m3/s) = 48.96(m3/h)
或
2010-5-27
u u =
2 2 2 1
2p
ρ
对前式的校正: 对前式的校正: ①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; ②同时两测压孔的位置也不一定在1-1′和2-2′截面上; ③另外,缩脉位置不定,A2 未知,但孔口面积A0 已知,为便 A A 于使用可用孔口速度u0替代缩脉处速度u2; 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:
2010-5-27
(4)测速管安装于管路中,装置头部和垂直引出部分都将对 管道内流体的流动产生影响,从而造成测量误差.因此,除 选好测点位置,尽量减少对流动的干扰外,一般应选取皮托 管的直径小于管径的1/50. (5)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 ,故不宜采用. (6)测速管的压差读数教小,常常需要放大或配微压计.
化工原理第一章流速和流量的测量

2019/12/5
【说明】(1)对于 A0/A1相同的标准孔板, C0只是Re的函数,并随 Re的增大而减小; (2)当Re增大到一定界 限值之后,C0不再随Re 变化,成为一个仅取决 于A0/A1的常数; (3)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C0值为0.6~0.7。
2019/12/5
一体化的孔板流量计
2019/12/5
安装在管路上的孔板流量计
2
孔
板
流
量
计
的
工
作 原
流束收缩
理
2019/12/5
缩脉
流束扩大
【说明】(1)当流体以一定流量流 经孔板时,在孔板前后产生一定的压 力差 ΔP=P1-P2; (2)流量愈大,ΔP也就愈大,即:
qv f (p)
【孔板流量计的两种取压方法】 (1)角接法(角接取压) 其取压口在孔板前后两 片法兰上,尽量靠近孔板。 (2)径接法(缩脉取压) 其上游取压口在距离孔 板1倍管径处,下游取压口在距离孔板0.5倍管径处 ,尽量接近缩脉。
2019/12/5
毕托管实物图
空速管
2019/12/5
2
测
速
管
测速管的内
工 管与外管分别
作 原
与U形压差计
理 相连。
2019/12/5
毕托管测压原理.swf
【说明】对于某 水平管路,测速 管的内管处测得 的是管口所在位 置的局部流体动 压头与静压头之 和,外管测压孔 测得为静压头。
3、测速管的计算公式 内管处测得的是管口所在位置的局部流体动压头
2019/12/5
【结论】可通过测量内、外管的压力差计算管内流 体的点速度。
化工原理第一章第六节讲稿

3、孔板流量计的优缺点
优点:构造简单,安装方便
缺点:流体通过孔板流量计的阻力损失很大
hf
2 C0
Rg '
孔板的缩口愈小,孔口速度愈大,读数就愈大,阻力 损失愈大。所以,选择孔板流量计A0/A1的值,往往是设计 该流量计的核心问题。
1/18/2016
三、文丘里流量计
C1C2 A0 1 A 1
2
孔流系数(C0)=
1/18/2016
若以体积或质量表达, 则
V s C 0 A0
2 gR A
0.84 0.82 0.80 0.78 0.76 C0 0.74 0.6 A0 A1 0.7
ws A0u 0
C0 A0 2 gR ( A )
第一章 流体流动
第六节 流速和流量的测量
一、测速管
二、孔板流量计 三、文丘里流量计
四、转子流量计
1/18/2016
变压头流量计 将流体的动压头的变化以静压头
的变化的形式表示出来。一般, 读数指示由压强差换算而来。 流量计 如:测速管、孔板流量计和文丘 里流量计 变截面流量计 流体通过流量计时的压力降是固 定的,流体流量变化时流道的截
ur R ' g 2g g
2
ur
2 gR ( )
——测速管测定管内流体的基本原理和换算公式 实际使用时
2 gR ( ) ur c
c=0.98~1.00
1/18/2016
测速管
Re=ud/
0.9 0.8 u u
uu max 0.7 max
管道中的流量为
Vs Cv A0
化工原理 第一章 流速和流量的测量

2Rg (0 )
0.648 0.785 0.0752 2 0.08 9.81 (13600 880) 880
0.0136(m3/s) 48.96(m3/h)
2020/7/10
校核Re: 管内的平均流速为:
u qV 0.0136 1.1(m/s)
4
d12
0.1252
4
管道的Re:
2020/7/10
0′ 1′
4、流量的测定 【原理】由于流量(qv)与环隙面积(AR)有关,在 圆锥形筒与浮子的尺寸固定时,环隙面积AR决定于 浮子在筒内的位置,因此,转子流量一般都以转子 的停留位置来指示流量。 【读数】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(最大截面)所处的位 置,即可读取相应的流量。
2020/7/10
渐缩管
喉管
渐扩管
测压口
测பைடு நூலகம்口
文氏流量计的结构示意图
2020/7/10
2020/7/10
文氏流量计实物图
2、文丘里流量计的测量原理
2020/7/10
【说明】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。
根据所连接的U型管压差计确 定R,然后使用公式计算体积流 量。
2020/7/10
3、转子流量计的流量方程
转子共受到三个力:重力(向下)、
压力(向上)、浮力(向上)。
当转子静止不动时,三个力平衡,即:
( p1 p0 ) Af V f g f V f g
0
由此可推得转子流量计的体积流量为:
1
qV CR AR
2( f )V f g Af
AR——转子上端面处环隙面积 CR——转子流量系数
制药化工原理课件第一章(1)

制药化工原理
第一章 流体流动
ห้องสมุดไป่ตู้
25/56
制药化工原理
第一章 流体流动
26/56
二. 局部阻力
2. 当量长度法
h 'f le u , d 2
2
三. 管路系统的总能量损失
管路系统中的总能量损失:
le u , d 2
2
p 'f
H 'f
le u d 2g
2
h f h f h 'f
2012/9/16
第一章 流体流动 (Fluid Flow and Pumping)
概述 第一节 流体静力学方程 第二节 流体在管内的流动 第 节 流体在管内的流动现象 第三节 第四节 流体在管内的流动阻力 第五节 管路计算 第六节 流速与流量的测量
第四节 流体在管内的流动阻力
在伯努利方程中,总能量损失包括两项: 直管阻力(沿程阻力)hf:
制药化工原理
第一章 流体流动
2/56
第四节 流体在管内的流动阻力 一. 直管阻力 二. 局部阻力 三. 管路系统的总能量损失 四. 降低管路系统流动阻力的途径
一. 直管阻力
流体流过一段直管因摩擦阻力而引起的能量损失。 以单位质量流体为基准: h f
l u2 d 2 l u 2 d 2
一. 直管阻力
② 湍流区: Re≥4000 虚线以下区域 : λ与雷诺数Re和管壁的相对粗糙度ε/d有关 Re↑,λ↓;ε/d↑,λ↑ 光滑管摩擦系数曲线
一. 直管阻力
③ 完全湍流区: Re≥4000 虚线以上区域 :
曲线近似为水平直线,λ与Re无关,只与ε/d有关, ε/d ↑,λ↑。
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转子流量计在出厂时一般是根据20℃的水或20℃、 0.1MPa下的空气进行实际标定的,并将流量值刻在玻璃管 上。
使用时若流体的条件与标定条件不符时,应实验标定 或进行刻度换算。
u0 C0
2gR A
2020/11/10
若以体积或质量表达,则
Vs C0 A0
2gR A
ws A0u0
C0 A0
2gR A
C0---孔流系数, C0=f( A0/A1,Re1 )
2020/11/10
当Re1超过某界限值时,C0不再随Re1而变C0=const,此时 流量就与压差计读数的平方根成正比,因此,在孔板的设 计和使用中,希望Re1大于界限值。
CD:排出系数。取决于截面比A0/A1,管内雷诺数Re1,孔口的形
状及加工精度等。
2020/11/10
与
பைடு நூலகம்
1
1
A0
A1
2
合并
C0 CD 1 A0 A1 2
u0 C0
2 p1 p0
用孔板前后压强的变化来计算孔板小孔流速u0的公式 U型管压差计读数为R,指示液的密度为ρA
p1 p0 gRA
一、测速管
1、测速管(皮托管)的结构
由两根弯成直角的同心套管组成。环隙端点密封,外管外 壁四周有测压小孔。
2020/11/10
2、测速管的工作原理
对于某水平管路,测速管的内管A点测得的是管口所在
位置的局部流体动压头与静压头之和,称为冲压头 。
hA
u2 2g
pA
g
B点测得为静压头
hB
pB
g
冲压头与静压头之差=0
在1-1’和2-2’间列柏努利方程,略去阻力损失 p1 u12 p2 u22 2 2
2020/11/10
A1u1 A2u2 A0u0
p1 p2
u22
u12 2
u
2 2
2
1
A2 A1
2
u2
1
1
A2
A1
2
2 p1 p2
1 u0 CD 1 A0 A1 2
2 p1 p0
3、孔板流量计的优缺点
优点:构造简单,安装方便 缺点:流体通过孔板流量计的阻力损失很大
hf C02 Rg '
孔板的缩口愈小,孔口速度愈大,读数就愈大,阻力 损失愈大。所以,选择孔板流量计A0/A1的值,往往是设计 该流量计的核心问题。
2020/11/10
2020/11/10
三、文丘里流量计
2020/11/10
3、使用皮托管的注意事项
1)测速管所测的速度是管路内某一点的线速度,它可以 用于测定流道截面的速度分布。
2)一般使用测速管测定管中心的速度,然后可根据截面 上速度分布规律换算平均速度。
3)测速管应放置于流体均匀流段,且其管口截面严格垂 直于流动方向,一般测量点的上,下游最好均有50倍直径长 的直管距离,至少应有8~12倍直径长的直管段。
4)测速管安装于管路中,装置头部和垂直引出部分都将 对管道内流体的流动产生影响,从而造成测量误差。因此, 除选好测点位置,尽量减少对流动的干扰外,一般应选取皮 托管的直径小于管径的1/50。
2020/11/10
二、孔板流量计
1、孔板流量计的结构
2020/11/10
2、孔板流量计的工作原理
流体流到孔口时,流股截面收缩,通过孔口后,流股还 继续收缩,到一定距离(约等于管径的1/3至2/3倍)达到最 小,然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面,流股截面最小 处,速度最大,而相应的静压强最低,称为缩脉。因此,当 流体以一定的流量流经小孔时,就产生一定的压强差,流量 越大,所产生的压强差越大。因此,利用测量压强差的方法 就可测量流体流量。
第一章 流体流动
第六节 流速和流量的测量
一、测速管 二、孔板流量计 三、文丘里流量计 四、转子流量计
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流量计
变压头流量计 将流体的动压头的变化以静压头 的变化的形式表示出来。一般, 读数指示由压强差换算而来。 如:测速管、孔板流量计和文丘 里流量计
2020/11/10
变截面流量计 流体通过流量计时的压力降是固 定的,流体流量变化时流道的截 面积发生变化,以保持不同流速 下通过流量计的压强降相同。 如:转子流量计
平衡状态,截面2-2’和截面1-1’的静
压强分别为p2和p1,若忽略转子旋转的切
向力 p1 p2 Af Vf f g
p1
p2
Vf Af
f g
Vs CR AR
2P1 P2
2020/11/10
CR为转子流量计的流量系数,AR为环隙面积
Vs CR AR 2gV f f Af
hA
hB
pA pB
g
u2 2g
0
2020/11/10
压差计的指示数R代表A,B两处的压强之差。 若所测流体的密度为ρ,U型管压差计内充有密度为ρ’的
指示液,读数为R。
u2 R' g
2g
g
u 2gR( )
——测速管测定管内流体的基本原理和换算公式
实际使用时
uc
2gR( )
c=0.98~1.00
管道中的流量为
Vs Cv A0
2gR A
Cv的值一般为0.98 ~ 0.99。
优点:阻力损失小,大多数
用于低压气体输送中的测量
缺点:加工精度要求较高,
造价较高,并且在安装时流量计本身占据较长的管长位置。
2020/11/10
2020/11/10
四、转子流量计
1、转子流量计的结构及工作原理
2、流量公式 假设在一定的流量条件下,转子处于
2020/11/10
V s2 1 f 2
VS1
2 f 1
下标1代表标定流体(水或空气)的流量和密度值,下 标2代表实际操作中所用流体的流量和密度值。
2020/11/10