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
图1-33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u1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u2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。
流量愈大，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
变形得
或
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，A2未知，但孔口面积A0已知，为便于使用可用孔口速度u0替代缩脉处速度u2；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来校正上述各因素的影响，则上式变为：
（1-63）
根据连续性方程，对于不可压缩性流体得
将上式代入式（1-63），整理后得
（1-64）
令
则（1-65）
将U形压差计公式（1-9）代入式（1-65）中，得
（1-65a）
根据u0即可计算流体的体积流量
（1-66）
及质量流量
（1-67）
图1-34标准孔板的流量系数
式中C0称为流量系数或孔流系数，其值由实验测定。
C0主要取决于管道流动的雷诺数Re、孔面积与管道面积比,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C0可以表示为
（1-68）
式中Re是以管道的内径d1计算的雷诺数，即
对于按标准规格及精度制作的孔板，用角接取压法安装在光滑管路中的标准孔板流量计，实验测得的C0与Re、的关系曲线如图1-34所示。
从图中可以看出，对于相同的标准孔板，C0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，C0不再随Re变化，成为一个仅取决于的常数。
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C0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C0，但C0又与Re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ReC，由从图1-34中查得C0，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ReC,则表明原来的假设正确，否则需重新假设C0，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C0为常数时，
或
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。
此压力降随面积比的减小而增大。
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（m3/h）。
解：
查得20℃苯的物性：
，
面积比
设，由图1-34查得：
，
由式（1-66），苯的体积流量：
校核Re：
管内的流速
管道的Re
故假设正确，以上计算有效。
苯在管路中的流量为48.96m3/h。
1.6.3文丘里（Venturi）流量计
图1-35文丘里流量计
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
（1-69）
式中CV——文丘里流量计的流量系数（约为0.98～0.99）；
A0——喉管处截面积，m2。
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
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
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。
1
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
（1-70）
、的关系可在1-1′和0-0′截面间列柏努利方程获得：
整理得
将上式两端同乘以转子最大截面积Af，则有
（1-71）
由此可见，流体作用于转子的升力由两部分组成：
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，其大小为即；另一部分是两截面的动能差，其值为。
将式（1-70）与（1-71）联立，得
（1-72）
根据连续性方程
将上式代入式（1-72）中，有
整理得（1-73）
考虑到表面摩擦和转子形状的影响，引入校正系数CR，则有
（1-74）
此式即为流体流过环隙时的速度计算式，CR又称为转子流量计的流量系数。
转子流量计的体积流量为
（1-75）
式中AR为转子上端面处环隙面积。
转子流量计的流量系数CR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，CR为常数。
由式（1-74）可知，对于一定的转子和被测流体，为常数，当Re较大时，CR也为常数，故为一定值，即无论转子停在任何一个位置，其环隙流速是恒定的。
而流量与环隙面积成正比即，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/m3）标定，而气体流量计则用20℃和101.3kPa下的空气（密度为1.2kg/m3）标定。
当被测流体与上述条件不符时，应进行刻度换算。
假定CR相同，在同一刻度下，有
图1-38转子流量计安装示意图
（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
（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4～60m3/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CR为常数，当地大气压为101.3kPa）
解：
操作条件下氨气的密度：
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4×1.084～60×1.084m3/h，即4.34～65.0m3/h。
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