压力与流速测量_精品文档.ppt

1、 第一节第一节 气流压力的测量气流压力的测量 第二节第二节 压力指示仪压力指示仪 第三节第三节 电气式压力检测电气式压力检测 第四节第四节 气流速度测量气流速度测量 第五节第五节 热线测速技术热线测速技术 第五章思考题第五章思考题第五章第五章 压力与流速测量压力与流速测量 在供热、通风及供燃气工程中，压力是最常在供热、通风及供燃气工程中，压力是最常用的测量参数之一。压力指的是单位面积上的作用的测量参数之一。压力指的是单位面积上的作用力。在压力测量中，有稳定压力的测量，也有用力。在压力测量中，有稳定压力的测量，也有瞬态压力的测量。从被测压力的量值看有低压、瞬态压力的测量。从被测压力的量值看有低压

2、、中压、高压之分，另外也有负压或真空度的测量。中压、高压之分，另外也有负压或真空度的测量。压力的单位为国际通用的帕（压力的单位为国际通用的帕（PaPa）或）或巴巴（barbar），），1Pa=101Pa=10-5 5barbar。常用的压力单位还有标常用的压力单位还有标准大气压和工程大气压。准大气压和工程大气压。一、压力表示方式一、压力表示方式 压力的表示方式有绝对压力压力的表示方式有绝对压力P PJ J、表压力表压力P PB B、真真空度或负压空度或负压P PZ Z。绝对压力是指介质的实际压力；表压力是指绝对压力是指介质的实际压力；表压力是指高于大气压的绝对压力与大气压力高于大气压的绝对压力

3、与大气压力P PD D之差，即之差，即 P PB B=P=PJ J-P-PD D 真空度是指大气压力与低于大气压力的绝对真空度是指大气压力与低于大气压力的绝对压力之差，有时也叫负压，即压力之差，有时也叫负压，即 P PZ Z=P=PD D-P-PJ J 二、压力检测方法二、压力检测方法 1 1、重力与被测压力平衡、重力与被测压力平衡 通过直接测量单位面积所承受的垂直方向力通过直接测量单位面积所承受的垂直方向力的大小来检测压力，如液柱式和活塞式压力计。的大小来检测压力，如液柱式和活塞式压力计。2 2、弹性力与被测压力平衡、弹性力与被测压力平衡 弹性元件感受压力作用后会产生弹性变形，弹性元件感受压

4、力作用后会产生弹性变形，形成弹性力，当弹性力与被测压力平衡时，弹性形成弹性力，当弹性力与被测压力平衡时，弹性元件变形多少则反映了被测压力的大小。元件变形多少则反映了被测压力的大小。3 3、利用物质其它与压力有关的物理性质测量、利用物质其它与压力有关的物理性质测量压力压力 一些物质受压后，其某些物理性质会发生变一些物质受压后，其某些物理性质会发生变化，通过测量这种变化就能测量出压力。如压阻化，通过测量这种变化就能测量出压力。如压阻式传感器和压电式传感器。式传感器和压电式传感器。4 4、以空气动力测压法为基础的气动探针、以空气动力测压法为基础的气动探针 测量气流中压力（总压和静压）所常用的方测量气

5、流中压力（总压和静压）所常用的方法，如毕托管。法，如毕托管。第一节第一节 气流压力的测量气流压力的测量 一、总压测量一、总压测量 由流体力学可知，任何被流体绕流的物体上由流体力学可知，任何被流体绕流的物体上都有这样一些点，在这些点上流体完全滞止，即都有这样一些点，在这些点上流体完全滞止，即这些点上流速为零，通常称这些点为驻点，驻点这些点上流速为零，通常称这些点为驻点，驻点上的压力为滞止压力或总压。上的压力为滞止压力或总压。其物理意义是：在其物理意义是：在没有外功作用下，流体速度等熵地减速为零时所没有外功作用下，流体速度等熵地减速为零时所产生的压力。此时，流体的动能全部等熵地转变产生的压力。此时

6、，流体的动能全部等熵地转变为压力能。为压力能。在实际应用中，由于通道及管道中气流的运在实际应用中，由于通道及管道中气流的运动情况很复杂，气流方向往往不可能确切知道，动情况很复杂，气流方向往往不可能确切知道，而且随着工况的变化，气流的方向变化较大。即而且随着工况的变化，气流的方向变化较大。即使知道气流的方向，要保证总压管轴线对准气流使知道气流的方向，要保证总压管轴线对准气流方向，对安装的要求就要提高。因此，实用上希方向，对安装的要求就要提高。因此，实用上希望孔口轴线对气流方向虽然偏离了一定角度望孔口轴线对气流方向虽然偏离了一定角度时，时，还能正确感受总压。还能正确感受总压。事实上，各种型式的总压

7、管的不敏感角度是事实上，各种型式的总压管的不敏感角度是随着气流速度的变化而有不同程度的改变。随着气流速度的变化而有不同程度的改变。1 1、L L型总压管型总压管 孔的直径孔的直径0.5mm0.5mm；L/D3L/D3，以减小支杆部分对，以减小支杆部分对孔口干扰，不敏感角孔口干扰，不敏感角为为（10101515）。）。2 2、带导流套管型总压管、带导流套管型总压管 在在L L型总压管外增加一个导流套管进行整流，型总压管外增加一个导流套管进行整流，使不敏感角增大至使不敏感角增大至（30304545）。）。3 3、多点总压管、多点总压管 4 4、附面层总压管、附面层总压管 二、静压测量二、静压测量

8、按静压的物理概念，只有当感受管对液体无按静压的物理概念，只有当感受管对液体无任何干扰时，流体速度和流线未受任何影响的情任何干扰时，流体速度和流线未受任何影响的情况下，才有可能正确测出静压，这只有当感受管况下，才有可能正确测出静压，这只有当感受管与流体以同一速度运动时才能实现。与流体以同一速度运动时才能实现。1 1、壁面静压孔、壁面静压孔 对于直管道内流动的液体，可以认为在横截对于直管道内流动的液体，可以认为在横截面上各点的静压大致相等。因此，常常采用在液面上各点的静压大致相等。因此，常常采用在液体通道壁面上开孔的方法以感受静压。体通道壁面上开孔的方法以感受静压。壁面开孔必然对流过壁面的流体有些

9、干扰，由壁面开孔必然对流过壁面的流体有些干扰，由此将造成测量误差。孔径越大，流线弯曲越严重，此将造成测量误差。孔径越大，流线弯曲越严重，因而误差也就越大；但孔径太小会使制造困难，使因而误差也就越大；但孔径太小会使制造困难，使用时也容易被灰尘堵塞，而且还会引起测量反映迟用时也容易被灰尘堵塞，而且还会引起测量反映迟缓，一般孔径取为缓，一般孔径取为0.50.51.0mm1.0mm。2 2、静压管、静压管 当必须测量气流中某一点的静压或需要测量当必须测量气流中某一点的静压或需要测量流场中某截面的静压分布时可使用静压管。流场中某截面的静压分布时可使用静压管。1 1）L L型静压管型静压管 2 2）带导流

10、的静压管）带导流的静压管第二节第二节 压力指示仪压力指示仪 一、液柱式压力计一、液柱式压力计 液柱式压力计是利用液柱底面产生的静压力液柱式压力计是利用液柱底面产生的静压力与被测压力相平衡的原理，通过液柱高度来反映与被测压力相平衡的原理，通过液柱高度来反映被测压力大小的仪表。被测压力大小的仪表。一般采用水银或水为工作一般采用水银或水为工作介质，常用于低压、负压、或压力差的检测。介质，常用于低压、负压、或压力差的检测。这种压力计结构简单，使用方便，有相当高这种压力计结构简单，使用方便，有相当高的准确度，在本专业中应用广泛。缺点是量程受的准确度，在本专业中应用广泛。缺点是量程受液柱高度的限制。液柱高

11、度的限制。1 1、U U形管压力计形管压力计 所所测压差与测压差与工作液垂直液柱高度差的关系为工作液垂直液柱高度差的关系为 若若P P2 2管通向大气，则管通向大气，则P P1 1管的表压为管的表压为 可见提高工作液密度可见提高工作液密度将增加压力测量范围，但将增加压力测量范围，但灵敏度降低。灵敏度降低。2 2、单管压力计、单管压力计 由于由于U U形管压力计需要两形管压力计需要两次读取液面高度，使用不方便，次读取液面高度，使用不方便，为此设计出一次读取液面高度为此设计出一次读取液面高度的单管压力计。的单管压力计。当当A A1 1A A2 2时，上式近似为时，上式近似为 3 3、斜管微压计、斜

12、管微压计 是一种变形单管压力计，是一种变形单管压力计，主要用于测量微小主要用于测量微小压力、负压和压差。压力、负压和压差。由于被测压力很小，用单管由于被测压力很小，用单管压力计测量时其液柱高度变化也小。为了减小读压力计测量时其液柱高度变化也小。为了减小读数相对误差，拉长液柱，把测量管斜放一角度，数相对误差，拉长液柱，把测量管斜放一角度，构成斜管微压计。构成斜管微压计。在被测压力作用下管内液面升高在被测压力作用下管内液面升高h h2 2时，得时，得 式中式中 为一常数。因此读取为一常数。因此读取 值，即值，即可得被测压力。可得被测压力。角越小，角越小，则越长，测量灵敏度则越长，测量灵敏度就越高；

13、但就越高；但 不能太小（一般不小于不能太小（一般不小于1515），否），否则读数困难，反而增加读数误差。则读数困难，反而增加读数误差。4 4、液柱式压力计的读数误差及修正、液柱式压力计的读数误差及修正 1 1、环境温度变化的影响及修正、环境温度变化的影响及修正 当环境温度偏离规定温度时，工作液密度、当环境温度偏离规定温度时，工作液密度、标尺长度都会发生变化。由于工作液的体膨胀系标尺长度都会发生变化。由于工作液的体膨胀系数比标尺的线膨胀系数大得多，对于一般的工业数比标尺的线膨胀系数大得多，对于一般的工业测量，主要考虑温度变化使工作液密度变化对压测量，主要考虑温度变化使工作液密度变化对压力测量的影

14、响。力测量的影响。环境温度偏离规定温度环境温度偏离规定温度t t0 0后，工作液密度改变后，工作液密度改变对压力计读数影响的修正公式为：对压力计读数影响的修正公式为：2 2、重力加速度变化的修正、重力加速度变化的修正 仪表使用地点的重力加速度由下式计算：仪表使用地点的重力加速度由下式计算：式式中中 H H，使用地点的海拔，使用地点的海拔，m m和纬度（和纬度（）；）；g gn n标准重力加速度标准重力加速度 。R R 地球的公称半径，地球的公称半径，R=6356766mR=6356766m。压力读数的修正系数为压力读数的修正系数为式式中中 标准重力加速度下的工作液液柱高度。标准重力加速度下的工

15、作液液柱高度。使用地点（重力加速度为使用地点（重力加速度为 ）的工作）的工作 液液柱高度。液液柱高度。3 3、毛细管现象的影响、毛细管现象的影响 毛细管现象能使压力计测量管内的液柱升高毛细管现象能使压力计测量管内的液柱升高或降低，尤其对单管压力计，这种影响较大。或降低，尤其对单管压力计，这种影响较大。当当管内工作液为吸附性液体时，如水、酒精等，液管内工作液为吸附性液体时，如水、酒精等，液面呈凹面，会产生正误差；面呈凹面，会产生正误差；当管内工作液为非吸当管内工作液为非吸附性液体时，如贡，液面成凸面，会产生负误差。附性液体时，如贡，液面成凸面，会产生负误差。为了减小该读数误差，通常要求液柱式压力

16、计测为了减小该读数误差，通常要求液柱式压力计测量管的内径不小于量管的内径不小于10mm10mm。二、弹性机械式压力计二、弹性机械式压力计 弹性式压力检测是利用弹性元件作为压力敏弹性式压力检测是利用弹性元件作为压力敏感元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方感元件把压力转换成弹性元件位移的一种检测方法。法。弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，弹性元件在弹性限度内受压后会产生变形，变形的大小与被测压力成正比关系。目前，作压变形的大小与被测压力成正比关系。目前，作压力检测的弹性元件主要有力检测的弹性元件主要有膜片、波纹管和弹簧管。膜片、波纹管和弹簧管。弹性元件受外部压力作用后通过受压面表现弹性元件受外部压力作用后通过受压面表现为力的作用，其力的大小为为力的作用，其力的大小为式中式中A A为弹性元件承受压力的有效面积。根据虎克为弹性元件承受压力的有效面积。根据虎克定律，弹性元件在一定范围内变形与所受外力成定律，弹性元件在一定范围内变形与所受外力成正比关系，即正比关系，即式中式中C C为弹性元件的刚度系数；为弹性元件的刚度系数；x x为弹性元件在受为弹性元件在受到外力到外力F F作用下所产生的