[摘(zhai)要]針(zhen)對目(mu)前教(jiao)材中(zhong)節流(liu)式流(liu)量計(ji) 原理(li)存在(zai)的問(wen)題,詳(xiang)細分(fen)析了(le)節流(liu)現象(xiang),推導(dao)了節(jie)流裝(zhuang)💜置的(de)🏃🏻‍♂️流量(liang)測量(liang)原理(li),并比(bi)較了(le)孔闆(pan)流量(liang)計、文(wen)丘裏(li)🏒流量(liang)計和(he)轉子(zi)流量(liang)計對(dui)于流(liu)量測(ce)量的(de)異同(tong)點，以(yi)期糾(jiu)正錯(cuo)誤概(gai)念🛀,引(yin)導學(xue)生正(zheng)确理(li)解節(jie)流原(yuan)理來(lai)解決(jue)相關(guan)問題(ti)。
　　流量(liang)是化(hua)學工(gong)業生(sheng)産過(guo)程和(he)科學(xue)實驗(yan)中的(de)重要(yao)參數(shu),物料(liao)🔴流🐅動(dong)介質(zhi)的流(liu)動、配(pei)比和(he)輸送(song),都離(li)不開(kai)流量(liang)的測(ce)量和(he)控制(zhi)🐕。測量(liang)流量(liang)的方(fang)法和(he)儀表(biao)很多(duo),按作(zuo)用原(yuan)理分(fen)🚶有:節(jie)流式(shi)流量(liang)計、容(rong)積式(shi)流量(liang)計、質(zhi)量式(shi)流量(liang)計等(deng)。其中(zhong)，節流(liu)式流(liu)量計(ji)是使(shi)用曆(li)史悠(you)久的(de)一種(zhong)流量(liang)計,也(ye)是目(mu)前工(gong)業生(sheng)産中(zhong)應用(yong)最廣(guang)🔞的一(yi)種流(liu)量測(ce)量儀(yi)表。
　　節(jie)流式(shi)流量(liang)計由(you)節流(liu)裝置(zhi)和壓(ya)差計(ji)所組(zu)成，是(shi)利用(yong)流體(ti)流經(jing)節流(liu)裝置(zhi)時産(chan)生的(de)壓力(li)差來(lai)實現(xian).流量(liang)測量(liang)的。通(tong)用❤️的(de)節🔴流(liu)裝置(zhi)有孔(kong)闆、噴(pen)嘴、文(wen)丘裏(li)管和(he)文丘(qiu)🈚裏噴(pen)嘴等(deng)。如圖(tu)1所示(shi)噴✂️嘴(zui),當連(lian)💋續流(liu)動的(de)流體(ti)經過(guo)管道(dao)内的(de)節流(liu)裝置(zhi)時♍,流(liu)通面(mian)積突(tu)然縮(suo)小💯，流(liu)體的(de)流速(su)增大(da),擠過(guo)節流(liu)孔,形(xing)成流(liu)❤️束收(shou)縮。流(liu)體擠(ji)過節(jie)流孔(kong)❌後,流(liu)通面(mian)積增(zeng)大🛀🏻,流(liu)速降(jiang)低。通(tong)常認(ren)爲,在(zai)這一(yi)過程(cheng)中，節(jie)流裝(zhuang)置前(qian)後的(de)流🚶‍♀️體(ti)靜壓(ya)力産(chan)生差(cha)✨異,形(xing)成靜(jing)壓差(cha),該靜(jing)壓差(cha)是因(yin)流道(dao)縮🍉小(xiao)引起(qi)動能(neng)增大(da)造成(cheng)的,此(ci)即爲(wei)節流(liu)現象(xiang)。
 
　　針對(dui)目前(qian)教材(cai)和文(wen)獻資(zi)料中(zhong)對于(yu)節流(liu)流量(liang)計原(yuan)理🔴存(cun)在的(de)問題(ti),文章(zhang)将詳(xiang)細分(fen)析節(jie)流現(xian)象,并(bing)推導(dao)節流(liu)裝置(zhi)‼️的流(liu)量測(ce)量原(yuan)💛量,以(yi)期糾(jiu)正錯(cuo)誤概(gai)念，以(yi)正确(que)理解(jie)和運(yun)用節(jie)流原(yuan)理分(fen)🌈析和(he)解決(jue)相
　　節(jie)流裝(zhuang)置本(ben)質上(shang)是一(yi)種擾(rao)流元(yuan)件,其(qi)作用(yong)是通(tong)過流(liu)道的(de)變㊙️化(hua)千擾(rao)流體(ti)流動(dong),産生(sheng)局部(bu)阻力(li)，從而(er)消耗(hao)了流(liu)體的(de)機械(xie)能,表(biao)現爲(wei)節流(liu)裝置(zhi)前後(hou)出現(xian)壓差(cha)。當流(liu)體流(liu)速越(yue)大,則(ze)擾動(dong)作用(yong)越強(qiang),局部(bu)阻力(li)損失(shi)引起(qi)的機(ji)械能(neng)消♌耗(hao)越大(da),對于(yu)文丘(qiu)裏流(liu)量計(ji)或孔(kong)闆流(liu)量計(ji)來說(shuo),其壓(ya)差計(ji)指示(shi)值就(jiu)🚩越大(da)。即:
 
　　可(ke)見,壓(ya)差的(de)産生(sheng)是由(you)于局(ju)部阻(zu)力損(sun)失造(zao)成的(de),而❗不(bu)是☁️因(yin)流道(dao)變化(hua)由動(dong)能轉(zhuan)換而(er)來的(de)。那麽(me)，壓差(cha)指👨‍❤️‍👨示(shi)值指(zhi)示的(de)是否(fou)是✍️靜(jing)壓力(li)呢?我(wo)們先(xian)看一(yi)看U型(xing)壓差(cha)計的(de)測壓(ya)原理(li)。如圖(tu)2所示(shi)。U型壓(ya)差計(ji)㊙️測量(liang)均勻(yun)管内(nei)流體(ti)作定(ding)态流(liu)動時(shi)1、2兩點(dian)的壓(ya)差。
 
ρi----U型(xing)壓差(cha)計中(zhong)指示(shi)液的(de)密度(du)
R----U型壓(ya)差計(ji)的指(zhi)示值(zhi)
(注:p和(he)P意義(yi)不同(tong),前者(zhe)表示(shi)靜壓(ya)強,後(hou)者表(biao)示虛(xu)拟壓(ya)🚶強,以(yi)下♍同(tong))
　　可見(jian),U型壓(ya)差計(ji)指示(shi)值R并(bing)不表(biao)示靜(jing)壓差(cha),而是(shi)A、B兩點(dian)的虛(xu)拟壓(ya)差△P,即(ji)總勢(shi)能差(cha)。隻有(you)A.B兩點(dian)等高(gao)時,U型(xing)壓差(cha)🈲計指(zhi)示值(zhi)R才是(shi)靜壓(ya)差。
　　由(you)此,我(wo)們利(li)用上(shang)述結(jie)論,以(yi)孔闆(pan)流量(liang)計爲(wei)例來(lai)推導(dao)流量(liang)測量(liang)原理(li),如圖(tu)3所示(shi)。
 
其中(zhong):
ζ---局部(bu)阻力(li)系數(shu)
Ci---以管(guan)道截(jie)面積(ji)計算(suan)流量(liang)的流(liu)量系(xi)數
C0---ƒf(Rea,m)-以(yi)孔口(kou)截面(mian)積計(ji)算流(liu)量的(de)流量(liang)系數(shu)
 
　　在推(tui)導孔(kong)闆流(liu)量計(ji)測量(liang)原理(li)時，假(jia)定1.2截(jie)面機(ji)械能(neng)🏒守恒(heng)，即
這(zhe)種假(jia)設顯(xian)然是(shi)不合(he)理的(de),因爲(wei)機械(xie)能守(shou)恒,隻(zhi)有⭕在(zai)🛀🏻靜止(zhi)流體(ti)或阻(zu)力損(sun)失極(ji)小到(dao)可以(yi)忽略(lue)的情(qing)況下(xia)才成(cheng)立,而(er)此時(shi)U型壓(ya)差計(ji)的指(zhi)示必(bi)爲零(ling)。節流(liu)裝置(zhi)的測(ce)量原(yuan)理在(zai)于:通(tong)過節(jie)流🈚裝(zhuang)置幹(gan)‼️擾流(liu)體流(liu)動,産(chan)生局(ju)部阻(zu)力,從(cong)而🏒消(xiao)耗了(le)流♉體(ti)的機(ji)械能(neng),在等(deng)徑管(guan)中,表(biao)現爲(wei)總勢(shi)能的(de)減小(xiao),而U型(xing)管壓(ya)差計(ji)指示(shi)的♉恰(qia)是總(zong)勢能(neng)💞差的(de)變化(hua)。當流(liu)體🔞流(liu)速越(yue)大,則(ze)擾動(dong)作用(yong)越強(qiang),局🛀🏻部(bu)阻力(li)損失(shi)引起(qi)的機(ji)械能(neng)消耗(hao)越大(da),壓差(cha)計指(zhi)示值(zhi)就越(yue)大,因(yin)此U型(xing)壓差(cha)指示(shi)值正(zheng)比于(yu)流量(liang)大小(xiao)。
　　文丘(qiu)裏流(liu)量計(ji)的測(ce)量原(yuan)理與(yu)孔闆(pan)流量(liang)計相(xiang)同,隻(zhi)是由(you)于文(wen)丘裏(li)流量(liang)計的(de)節流(liu)結構(gou)采用(yong)了漸(jian)縮漸(jian)擴管(guan),對流(liu)💰體擾(rao)動較(jiao)平緩(huan),避免(mian)了孔(kong)闆流(liu)量計(ji)因突(tu)然縮(suo)小和(he)突然(ran)擴大(da)造成(cheng)嚴重(zhong)的局(ju)部阻(zu)力損(sun)失，因(yin)而能(neng)量消(xiao)🔞耗小(xiao)。
　　對于(yu)轉子(zi)流量(liang)計,其(qi)流量(liang)測量(liang)方式(shi)雖與(yu)孔闆(pan)流量(liang)計和(he)文丘(qiu)🌈裏流(liu)量計(ji)略有(you)差異(yi),但本(ben)質上(shang)仍是(shi)采用(yong)節流(liu)🚶‍♀️裝置(zhi)一轉(zhuan)子進(jin)行擾(rao)流(如(ru)圖4所(suo)示)，産(chan)生局(ju)部阻(zu)力,使(shi)機械(xie)能損(sun)失,表(biao)現爲(wei)截面(mian)🔞1和2之(zhi)間💃虛(xu)拟壓(ya)強差(cha)的減(jian)小,産(chan)生了(le)對轉(zhuan)子有(you)向上(shang)推.動(dong)作用(yong)的升(sheng)力,即(ji)曳力(li)。該升(sheng)力👉大(da)小與(yu)轉子(zi)☔自身(shen)重量(liang)相等(deng)時,轉(zhuan)子則(ze)❓保持(chi)平衡(heng),即:
轉(zhuan)子重(zhong)力=轉(zhuan)子所(suo)受曳(ye)力
 
 
其(qi)中:
A2,A1---轉(zhuan)子上(shang)、下表(biao)面截(jie)面積(ji)
Aƒ---轉子(zi)投影(ying)截面(mian)積
Vƒ---轉(zhuan)子體(ti)積
ρƒ--轉(zhuan)子密(mi)度
CR一(yi)以轉(zhuan)子上(shang)表面(mian)處的(de)管道(dao)截面(mian)積計(ji)算的(de)流量(liang)系數(shu)
　　準确(que)地說(shuo),産生(sheng)轉子(zi)上下(xia)端面(mian)的曳(ye)力是(shi)虛拟(ni)壓差(cha)P1-P2,而虛(xu)拟⛷️壓(ya)強差(cha)産生(sheng)的原(yuan)因主(zhu)要是(shi)由于(yu)節流(liu)元件(jian)對流(liu)體進(jin)行幹(gan)擾而(er)造成(cheng)的局(ju)部阻(zu)力損(sun)失引(yin)起的(de),與位(wei)差無(wu)關,而(er)動能(neng)差與(yu)局部(bu)阻力(li)損失(shi)相比(bi)可以(yi)忽略(lue)。
　　關于(yu)轉子(zi)流量(liang)計的(de)推導(dao)是從(cong)機械(xie)能守(shou)恒人(ren)手的(de)，即
 
　　這(zhe)顯然(ran)不合(he)理，節(jie)流元(yuan)件的(de)作用(yong)就是(shi)對流(liu)體.流(liu)動産(chan)生擾(rao)動,造(zao)成局(ju)部阻(zu)力損(sun)失,形(xing)成轉(zhuan)子上(shang)下截(jie)面間(jian)的虛(xu)拟壓(ya)強差(cha),由❤️此(ci)産生(sheng)向上(shang)升力(li)(曳力(li))。機械(xie)能守(shou)恒隻(zhi)有在(zai)靜止(zhi)流體(ti)中或(huo)阻🌍力(li)損失(shi)極小(xiao)以至(zhi)可以(yi)忽略(lue)的情(qing)況下(xia)才成(cheng)立。此(ci)時,轉(zhuan)子受(shou)到🏃的(de)向上(shang)的📐升(sheng)力(曳(ye)力)爲(wei)零,因(yin)而必(bi)然在(zai)重力(li)作用(yong)下下(xia)沉至(zhi)玻管(guan)底部(bu)。
　　轉子(zi)與其(qi)他節(jie)流裝(zhuang)置不(bu)同的(de)是,其(qi)位置(zhi)不固(gu)定,可(ke)以自(zi)由移(yi)動。當(dang)流速(su)增大(da)時,轉(zhuan)子在(zai)原位(wei)置對(dui)流體(ti)造成(cheng)的局(ju)部阻(zu)✍️力損(sun)失必(bi)然增(zeng)大,引(yin)起1-2截(jie)面間(jian)的虛(xu)拟壓(ya)強差(cha)增大(da)😍。對轉(zhuan)子而(er)言,虛(xu)拟壓(ya)強差(cha)形成(cheng)的向(xiang)上曳(ye)力增(zeng)大,大(da)于轉(zhuan)子重(zhong)力,轉(zhuan)子原(yuan)位置(zhi)🏃‍♂️的力(li)平衡(heng)被破(po)壞,因(yin)而⛱️在(zai)向上(shang)的曳(ye)力作(zuo)用下(xia)在漸(jian)擴的(de)管道(dao)🧡中向(xiang)上運(yun)動,直(zhi)到在(zai)新位(wei)置中(zhong)因流(liu)道擴(kuo)大使(shi)流速(su)降低(di),對流(liu)體擾(rao)動造(zao)成的(de)局部(bu)阻力(li)引起(qi)的曳(ye)力降(jiang)低🏃🏻‍♂️到(dao)與原(yuan)平衡(heng)位置(zhi)下相(xiang)等時(shi),轉子(zi)在🌂新(xin)位置(zhi)下其(qi)所受(shou)曳力(li)Aƒ(P1-P2)與重(zhong)力ρƒrgVƒ相(xiang)等,重(zhong)新實(shi)現力(li)平衡(heng)而保(bao)持穩(wen)定。
　　将(jiang)文丘(qiu)裏流(liu)量計(ji)、孔闆(pan)流量(liang)計和(he)轉子(zi)流量(liang)計相(xiang)比較(jiao)💃,可以(yi)看出(chu)💚它們(men)之間(jian)的異(yi)同,相(xiang)同點(dian)是:它(ta)們均(jun)是節(jie)流元(yuan)件或(huo)稱擾(rao)流元(yuan)件,可(ke)以對(dui)流體(ti)流動(dong)産生(sheng)幹擾(rao),造成(cheng)流體(ti)局部(bu)阻力(li)能量(liang)損失(shi)。流速(su)越大(da),則千(qian)擾作(zuo)用越(yue)強,局(ju)部阻(zu)力損(sun)失引(yin)起🐇的(de)能量(liang)消🙇🏻越(yue)大。不(bu)同點(dian)是:前(qian)者的(de)節流(liu)裝置(zhi)是固(gu)定不(bu)動的(de)，節流(liu)元件(jian)前後(hou)因局(ju)部阻(zu)力損(sun)失引(yin)起的(de)壓降(jiang)(虛拟(ni)壓強(qiang)差)可(ke)以通(tong)過外(wai)置的(de)U型壓(ya)差計(ji)指示(shi)出來(lai)。流速(su)越大(da),阻力(li)損失(shi)越大(da),則壓(ya)降越(yue)大🆚,U型(xing)壓差(cha)計的(de)指示(shi)值也(ye)越大(da)，由此(ci)指示(shi)流體(ti)流量(liang)的大(da)小。後(hou)者的(de)節流(liu)元件(jian)一轉(zhuan)子其(qi)位置(zhi)是不(bu)固定(ding)的,可(ke)以在(zai)由下(xia)而上(shang)漸擴(kuo)的管(guan)道中(zhong)自由(you)運動(dong),局部(bu)阻力(li)造成(cheng)的壓(ya)差(虛(xu)拟壓(ya)強差(cha))對💯轉(zhuan)子形(xing)成向(xiang)上的(de)曳力(li),當曳(ye)力與(yu)轉子(zi)重力(li)相等(deng)時🔞,轉(zhuan)子保(bao)持平(ping)衡。當(dang)流速(su)增大(da)，則局(ju)部阻(zu)力損(sun)失形(xing)成的(de)壓差(cha)增大(da),轉子(zi)所受(shou)的上(shang)升力(li)增大(da),轉子(zi)向.上(shang)運動(dong),直至(zhi)在新(xin)位置(zhi)上達(da)到平(ping)衡✌️。流(liu)速越(yue)大,則(ze)轉子(zi)受到(dao)的上(shang)升力(li)越大(da),其上(shang)升📞的(de)高度(du)也越(yue)大,直(zhi)至實(shi)現新(xin)平衡(heng)。由此(ci),轉子(zi)通過(guo)在💯漸(jian)擴🌈
管(guan)中的(de)平衡(heng)位置(zhi)指示(shi)流量(liang)大小(xiao)。

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