流速测量解析课件.ppt

1、2022-8-14 1.1.皮托管测试技术皮托管测试技术 2.2.流量计测流速流量计测流速 3.3.热线测速技术热线测速技术 4.4.激光多普勒测速技术激光多普勒测速技术流速测量流速测量组员：黄佳木、李乐继、孙仁益、黄晓龙、彭爽、万学斌、蒲豪放、符新建、朱孔睿指导老师：龙天渝城市建设与环境工程学院2022-8-14 基本构造基本构造 测速管又称皮托（Pitot）管，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（由于压差较小，常用微差

2、压差计）相连2022-8-142022-8-142022-8-142022-8-14皮托管工作原理皮托管工作原理 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：gpguh22内管22uPghP内管内管 外管测压孔测得为静压头：gph外管PghP外管外管故内外管之压强差为：22uPPP外管内管则测速管管口处的局部速度为：pu2测速管测定管内流体的点速度的基本公式 2022-8-14 若U形压差计，所测流体的密度为，U型管压差计内充有密度为0 的指示液，读数为R。gRuPPP)(202外管内管)(20gRu实际使用时)(20gRcuc=0.981.00（校正系数）

3、2022-8-14笛形管速度探针笛形管速度探针 结构：结构：在笛形管上按等面积原则开设若干小孔并在笛形管两端用连通管连接起来测量孔感受到管内不同半径处的总压就会自动取平均值，作为被测管道内的总压，而静压孔就开在被测管道壁面上。2022-8-14u/umaxRemax(Re)关系图 2022-8-14使用皮托管的注意事项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

4、直径长的直管距离，至少应有812倍直径长的直管段。2022-8-14（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。2022-8-14二维气流速度的测量二维气流速度的测量测测量量高高含含尘尘量量气气流流的的皮皮托托管管2022-8-142022-8-14皮托管的标定皮托管的标定2022-8

5、-14孔板流量计测流速孔板流量计测流速原理：原理：孔板流量计是利用流体流过孔板时在孔板前后产生的孔板流量计是利用流体流过孔板时在孔板前后产生的压差压差来测量流量的一种流量仪表，主来测量流量的一种流量仪表，主要由孔板要由孔板(节流件节流件)、取压装置、信号管路、差压变送器以及显示仪表组成其结构如图所示、取压装置、信号管路、差压变送器以及显示仪表组成其结构如图所示2022-8-142022-8-14文丘里流量计测流速文丘里流量计测流速原理：原理：通过量测收缩管段与进口管道之间的压差来推算管道流量的仪器。2022-8-14文丘里流量计分类文丘里流量计分类1、经典文丘里管经典文丘里管：应用于各种介质的

6、流量测量，具有永久压力损失小：应用于各种介质的流量测量，具有永久压力损失小、要求的前后直管段长段短、寿命长等特点。、要求的前后直管段长段短、寿命长等特点。2、套管式文丘里管套管式文丘里管：主要应用于石化行业各种大口径并且高压或者危：主要应用于石化行业各种大口径并且高压或者危险介质的流量测量和控制。险介质的流量测量和控制。3、.文丘里喷嘴文丘里喷嘴：适用于各种介质的测量场合，具有永久压力损失小、：适用于各种介质的测量场合，具有永久压力损失小、要求的前后直管段长段短、寿命长等特点，本体安装长度比经典文丘要求的前后直管段长段短、寿命长等特点，本体安装长度比经典文丘里管短。里管短。2022-8-14工

7、作原理：工作原理：从传热学中知道，对流放热系数从传热学中知道，对流放热系数Ka是流向角是流向角的函数，即的函数，即热线风速仪热线风速仪的阻值是流向角的阻值是流向角的函数，的函数，当当45度时方向灵敏度最大，所以度时方向灵敏度最大，所以测量流动方向测量流动方向时，应时，应选择选择45热线。而热线。而=0时时，对流放热系数最大，所以若，对流放热系数最大，所以若测量速度测量速度，则应选择，则应选择0热线。热线。2022-8-14热线风速仪的基本构造热线风速仪的基本构造（1）热线探头的种类）热线探头的种类 1）热丝型）热丝型；2）热膜型；）热膜型；3）冷却热膜型）冷却热膜型（2）热线探头的材料：铂，钨

8、，铂铱合金）热线探头的材料：铂，钨，铂铱合金 2022-8-14（3）热线探头的结构）热线探头的结构 热丝是直径很小的金属丝，通常直径只有热丝是直径很小的金属丝，通常直径只有45m，焊在两支杆上，通过绝缘座引出，焊在两支杆上，通过绝缘座引出，热热 丝丝材料多用钨丝或铂丝。热线的长径比约为材料多用钨丝或铂丝。热线的长径比约为300左右，热线两端涂覆左右，热线两端涂覆12m厚的铜金合厚的铜金合 金，使敏金，使敏感部分只在中间的一小段，这样，由于敏感感部分只在中间的一小段，这样，由于敏感 部分远离支杆，因此，支杆对气流的干扰不会传给部分远离支杆，因此，支杆对气流的干扰不会传给热线。下图所示的是几种典

9、型的热线热线。下图所示的是几种典型的热线 探头。探头。2022-8-142022-8-142022-8-14热线风速仪的工作原理热线风速仪的工作原理(1)等温式工作原理：等温式工作原理：用恒定电流对热丝加热时，由于流体对热线有冷却作用恒定电流对热丝加热时，由于流体对热线有冷却作用，而流体冷却能力随流速的用，而流体冷却能力随流速的 增大而加强，因此，可根据热线温度的高低增大而加强，因此，可根据热线温度的高低(即热丝电阻值的大小即热丝电阻值的大小)来测量流体的速度，来测量流体的速度，这便这便 是是 等电流法等电流法测量流体流速测量流体流速的原理。的原理。如果保持热线的温度一定如果保持热线的温度一定

10、(即电阻一定即电阻一定)，则可建立热线电流和流体速度的，则可建立热线电流和流体速度的关系，关系，这也就是这也就是等等 温法温法的原理。的原理。工作原理：工作原理：热线探针置于流体中，当流速发生热线探针置于流体中，当流速发生 变化时热线温度将随之升高变化时热线温度将随之升高或降低，从而引起热线电阻变化，电桥失去平衡。电桥输出电压或降低，从而引起热线电阻变化，电桥失去平衡。电桥输出电压 经直流差经直流差动放大器放大后反馈至电桥输入端，改变流过热线动放大器放大后反馈至电桥输入端，改变流过热线 探针的电探针的电 流使之减小或流使之减小或增大，使热线温度恢复原状。从而建立了电桥输出电压与流速之间的关系增

11、大，使热线温度恢复原状。从而建立了电桥输出电压与流速之间的关系。2022-8-142022-8-14（2）等电流型热线风速仪）等电流型热线风速仪工作原理：工作原理：当流体流速增加时，热线的温度下降，即热线电 阻下降，此时电桥将失去平衡，热线电流将发生变化，为使热线的电流不变，可调 节与它 串联的控制电阻，使热线所在桥臂的总电阻保持不变，电桥将恢复原来的平衡状 态，这样就建立了电桥输出电压与热线电阻的关系，也就是建立了电桥输出电压与流体流速 的关系。2022-8-14工作原理：工作原理：静止的激光光源发射的激光照射到随流体运动的粒子上时，粒子将接收到的光波向外散射，散射光频率与激光光波频率之差与运动粒子的速度成正比。这个差值就叫多普勒频移。测量这个频差就可知运动粒子的速度，也即知道了流体的流速。2022-8-142022-8-14参考光束系统参考光束系统2022-8-14