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文丘里流量计

  • 文丘里效应可以用来理解流体是如何通过一个狭窄的系统流动的。
  • 在紧缩系统中,压力的变化可以用来计算流量的变化
  • 文丘里仪表经常用于废水收集系统,水处理厂,石油管道和内燃机
  • 在需要精确混合的系统中,测量流量是非常重要的
文丘里流量计剖面图
文丘里表的剖面图,©BIF Water

文丘里流量计是一种测量流量的仪器,它的特点是有一个汇聚的管道,故意增加流速,反过来,一个压降。从这种特性可以确定流量。

文丘里表是一种常见的工具,已在供水行业中使用多年。它们通常用于需要永久压力下降的地方,也用于需要最高精度的地方。这意味着它们可以用于测量气体、泥浆、悬浮物、水和脏液体的流速。

在这篇文章中,我们将探讨一个有趣的工程概念,并学习解释其影响的计算。我们将学习的是文丘里效应以及如何使用文丘里表,来理解一些核心流体力学概念。

文丘里器件经常出现在:

  • 水收集系统和处理厂的管道,以调节管道中移动的固体堵塞
  • 内燃机的化油器,用于测量气流和调节空气/气体混合物
  • 设备在寒冷或恶劣的环境中使用,由于缺乏可移动的部件,导致故障率低

文丘里流量计的解释

文丘里表是以乔凡尼文丘里他是19世纪初的意大利物理学家和科学家,他在流体力学方面的开创性工作直到今天仍被教授在流体和热力学课程中。

在考虑牛顿流体如何流经一个系统时,我们可以推断,如果流体流经的区域发生变化,那么相应的流速也会发生变化。当连接两个不同尺寸的管道时,它们之间会有一个“咽喉”或阻塞,正是在这一点上,我们可以看到流量的变化。

例如,如果细管道连接到大管道,逻辑上就会表明流体一旦到达大管道就会流动得更慢。同样地,当一根大管道与一根小管道相交时,来自大管道的恒定压力会使水更快地通过一根细管道。文丘里流量计具体指的是一个u形管,它连接在管道上。在这个装置中,我们可以看到从管子到扼流圈的压力变化,特别是管子中液体的高度变化。

文丘里流量计由三个主要部分组成;汇聚段、喉道和分流段。当液体流向喉咙时,喉咙后面的压力就会积聚起来,以更高的速度推动液体通过。在流体动力学中,流体通过压缩部分时速度会增加,这可以在质量连续性原理中看到。静压根据机械能守恒的原理减小。由于速度和压力的平188金宝搏beat官网体育衡,整个系统动能的增加将会积累,因为速度增加,压力必然降低。通过比较两边的液体水平,可以在附在管道上的管子中看到压力的变化(见下图)。

演示的一个简单方法是文丘里效应是用一根管子或一根软管,流体通过它。当你把管子的一部分塌下来并形成一个“喉部”时,管子末端的流速就会增加。

这种效果的一些商业例子可以在水族馆中看到,他们将使用带有可调节文丘里装置的管道,以使系统中的水充气。其他的例子是消防泡沫喷嘴,蛋白质撇除器,化油器或水吸入器。

文丘里流量计

文丘里表是如何工作的?

文丘里表的操作是基于伯努利方程的。这说明一种不可理解流体的流动在任何一点上都具有恒定的能量。这种特殊的关系意味着当速度增加时压力减小,因此文丘里流量计用于需要速度增加的地方。文丘里流量计的结构是这样的:流量计中间的截面积比进气道的截面积小。这增加了流动的速度,意味着在仪表的入口和喉部之间有一个压差。使用差压计,可以测量这个压差,并由此确定流量。文丘里流量计的压力损失非常小,这意味着它测量流量的精度非常高。

为了了解流量将如何变化,我们可以计算流量的预期变化。用伯努利方程作为定义系统的基础。(所示;其中p1和p2是压力,v1和v2是速度[流速]和p是液体的密度)

伯努利方程

A是节流管的面积v是流体的速度p是压力。

伯努利方程

利用这个公式,通过了解每个点的面积和压力,我们可以计算出节流前后的流量。

为什么测量流?

在许多行业中,能够测量系统中的流体流速甚至只是系统的一部分是至关重要的。这对液体和气体都同样重要,因为它们是大多数工艺的基本组成部分。即使在工厂运行中,压缩、水、蒸汽和空气也是整个工厂功能的组成部分。安装文丘里流量计通常有以下两个原因:

成本分配

需要跟踪能源产生的空间或过程加热。在操作中,了解成本发生在哪里以及哪些部件可以提高效率或升级以节约成本是绝对必要的。安装文丘里仪表可以监视这些成本,并将其分配到每个特定的部件、产品或系统。这意味着成本将显著降低,因为它们可以实时分析,并可以创建积极的解决方案。

过程控制

在这种情况下,文丘里流量计将测量材料或能量移动的流速,以确保过程控制在可接受的速率,并确保最终产品具有足够的质量。这种方法的典型应用是在动物饲料行业中,使用蒸汽喷射系统。这可能是一个微妙的过程,因为如果使用过多的蒸汽,产品将无法保持其颗粒的形状,如果使用不足,材料甚至可能无法加工,并可能损坏一些非常昂贵的机器。

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