皮(pi)托管(guan)和均速管(guan)流量計(ji)測量原理的比較

（1）皮托管

皮(pi)(pi)托(tuo)管是(shi)一根彎成(cheng)直角的(de)(de)雙層空心復(fu)合(he)管，帶有多個取壓(ya)孔，能(neng)同時測量流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)總(zong)壓(ya)和(he)靜壓(ya)，其結(jie)構如(ru)圖1所示(shi)。由于流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)總(zong)壓(ya)和(he)靜壓(ya)之差與被(bei)測流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)流(liu)速有確定的(de)(de)數值關系，因此可以用(yong)皮(pi)(pi)托(tuo)管測得流(liu)體(ti)(ti)(ti)(ti)流(liu)速從而(er)計算出被(bei)測流(liu)量的(de)(de)大小。

皮托管結構

皮托管的工作原(yuan)理(li)可(ke)分(fen)析如下：

皮(pi)(pi)托管(guan)(guan)頭(tou)部迎(ying)流(liu)(liu)方(fang)向開有(you)一個小孔(kong)A，稱為總壓(ya)(ya)孔(kong)，在(zai)距(ju)頭(tou)部一定(ding)距(ju)離處(chu)開有(you)若干(gan)垂直于流(liu)(liu)體(ti)(ti)流(liu)(liu)向的(de)靜(jing)壓(ya)(ya)孔(kong)B，各孔(kong)所測靜(jing)壓(ya)(ya)在(zai)均(jun)壓(ya)(ya)室均(jun)壓(ya)(ya)后輸出。設在(zai)均(jun)勻流(liu)(liu)動的(de)管(guan)(guan)道(dao)中(zhong)某(mou)點(dian)處(chu)流(liu)(liu)體(ti)(ti)的(de)靜(jing)壓(ya)(ya)為p，流(liu)(liu)速為u。若在(zai)此處(chu)放置一根皮(pi)(pi)托管(guan)(guan)，并使皮(pi)(pi)托管(guan)(guan)軸線(xian)與流(liu)(liu)向平(ping)行，如圖1所示，緊靠皮(pi)(pi)托管(guan)(guan)前(qian)端A的(de)流(liu)(liu)體(ti)(ti)被阻滯，在(zai)阻滯區(qu)域的(de)中(zhong)心(xin)形成(cheng)“駐點(dian)”，駐點(dian)處(chu)流(liu)(liu)動*停(ting)止，流(liu)(liu)速等(deng)于零，壓(ya)(ya)力由靜(jing)壓(ya)(ya)p上升到滯止壓(ya)(ya)力p1 （總壓(ya)(ya)）。設流(liu)(liu)動為不(bu)可壓(ya)(ya)縮無粘(zhan)性流(liu)(liu)體(ti)(ti)的(de)穩定(ding)流(liu)(liu)動，則駐點(dian)處(chu)流(liu)(liu)體(ti)(ti)的(de)伯努利方(fang)程為：

（1）

式中(zhong)，p1為駐點(dian)處流(liu)體總壓；p、μ分別(bie)為駐點(dian)處流(liu)體靜壓和流(liu)速；ρ為流(liu)體密度。由此 可以得該點(dian)的流(liu)速

皮托管測量原理

A-總壓(ya)感(gan)應(ying)點；B-靜壓(ya)感(gan)應(ying)點

考慮到實際測量情(qing)況與理論上的(de)差別，引入皮托管系數a（數值由實驗確定(ding)）對(dui)上式進行(xing)修(xiu)正，修(xiu)正后的(de)流速公(gong)式為：

（3）

對于(yu)可壓縮流體，考(kao)慮(lv)到壓縮性(xing)的影響(xiang)，實際流速計算公式為(wei)：

（4）

式中，（1-ε）為流(liu)體可(ke)壓縮(suo)(suo)性修正(zheng)系(xi)數，對不可(ke)壓縮(suo)(suo)流(liu)體ε＝0。

皮(pi)托管(guan)(guan)(guan)可以(yi)(yi)測(ce)(ce)(ce)得管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)截面(mian)上(shang)(shang)某一(yi)點的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速，若該(gai)點流(liu)(liu)(liu)(liu)速恰為(wei)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)截面(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)平(ping)均(jun)(jun)流(liu)(liu)(liu)(liu)速，則流(liu)(liu)(liu)(liu)量可由(you)式(shi)（A為(wei)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)截面(mian)積）求出(chu)(chu)。理(li)論(lun)上(shang)(shang)可以(yi)(yi)根據前述流(liu)(liu)(liu)(liu)速分布與平(ping)均(jun)(jun)流(liu)(liu)(liu)(liu)速關系(xi)式(shi)求出(chu)(chu)平(ping)均(jun)(jun)流(liu)(liu)(liu)(liu)速所在半(ban)徑位(wei)置（例如層流(liu)(liu)(liu)(liu)狀態時，在管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)半(ban)徑r＝0.707R的(de)(de)圓環(huan)(huan)上(shang)(shang)的(de)(de)流(liu)(liu)(liu)(liu)速等于(yu)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)截面(mian)平(ping)均(jun)(jun)流(liu)(liu)(liu)(liu)速，R為(wei)管(guan)(guan)(guan)道(dao)(dao)內半(ban)徑），只要(yao)將皮(pi)托管(guan)(guan)(guan)放在該(gai)位(wei)置就可測(ce)(ce)(ce)得平(ping)均(jun)(jun)流(liu)(liu)(liu)(liu)速，進而求出(chu)(chu)流(liu)(liu)(liu)(liu)量。但實(shi)際(ji)應用中(zhong)，該(gai)方法(fa)(fa)誤差大，難以(yi)(yi)實(shi)施，因(yin)為(wei)由(you)于(yu)種種因(yin)素的(de)(de)影響(xiang)，圓管(guan)(guan)(guan)內的(de)(de)實(shi)際(ji)流(liu)(liu)(liu)(liu)速分布并(bing)不能按理(li)論(lun)方法(fa)(fa)確定。因(yin)此，實(shi)用中(zhong)通常(chang)采(cai)取在同一(yi)截面(mian)選(xuan)取多點測(ce)(ce)(ce)量，然(ran)后求出(chu)(chu)平(ping)均(jun)(jun)流(liu)(liu)(liu)(liu)速的(de)(de)方法(fa)(fa)。如何選(xuan)取測(ce)(ce)(ce)量點是皮(pi)托管(guan)(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)流(liu)(liu)(liu)(liu)量的(de)(de)關鍵，目前較(jiao)常(chang)用的(de)(de)方法(fa)(fa)有等環(huan)(huan)面(mian)法(fa)(fa)、切比雪夫積分法(fa)(fa)和(he)對數線性法(fa)(fa)。

使用(yong)皮托管(guan)(guan)時，需將其牢固固定，測(ce)頭軸線應與管(guan)(guan)道(dao)軸線平行，被(bei)測(ce)流(liu)體的(de)流(liu)動應盡(jin)可能保(bao)持穩定，否則將帶來測(ce)量誤差。在管(guan)(guan)路中(zhong)選擇插入(ru)皮托管(guan)(guan)的(de)橫(heng)截面位置，應保(bao)證其有足夠長的(de)上下(xia)游(you)直管(guan)(guan)段。

皮(pi)托管(guan)具(ju)有(you)壓損小、價格低(di)廉等(deng)優(you)點(dian)，適用于中、大管(guan)徑管(guan)道的流量(liang)測量(liang)，尤其在實驗室研究和測定流體的流速分(fen)(fen)布(bu)時，更具(ju)明(ming)顯(xian)*性。缺點(dian)是測量(liang)結果受(shou)流速分(fen)(fen)布(bu)影響嚴重、計算復雜(za)，精度也較(jiao)低(di)，測量(liang)時間(jian)長，難以實現(xian)自動測量(liang)等(deng)。

（2）均速管流量計

均速管(guan)流量計（又稱阿紐巴Annubar管(guan)）是基于皮托管(guan)原(yuan)理而(er)發展起來的一種新型流量計。均速管(guan)能夠直接測(ce)出(chu)管(guan)道(dao)截(jie)面(mian)上的平均流速，比(bi)之于皮托管(guan)，簡化了(le)(le)測(ce)量過程，提高了(le)(le)測(ce)量準確性。

均(jun)速(su)管(guan)(guan)是一根(gen)橫跨管(guan)(guan)道的(de)(de)(de)中空、多孔(kong)金屬管(guan)(guan)，其結構。在(zai)迎(ying)流(liu)方向(xiang)上(shang)開有(you)對(dui)稱的(de)(de)(de)兩(liang)對(dui)總(zong)(zong)壓(ya)(ya)(ya)取(qu)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)（也可以是二對(dui)以上(shang)），各總(zong)(zong)壓(ya)(ya)(ya)取(qu)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)位置(zhi)分別(bie)對(dui)應(ying)4個面(mian)積相等的(de)(de)(de)半(ban)環(huan)形和半(ban)圓形區域，各總(zong)(zong)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)相通(tong)，測得的(de)(de)(de)流(liu)體(ti)總(zong)(zong)壓(ya)(ya)(ya)均(jun)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)由(you)(you)總(zong)(zong)壓(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)引(yin)出，這可認為是反映截(jie)面(mian)平(ping)均(jun)流(liu)速(su)的(de)(de)(de)總(zong)(zong)壓(ya)(ya)(ya)。在(zai)背向(xiang)流(liu)體(ti)流(liu)向(xiang)一側的(de)(de)(de)中央開有(you)一個靜(jing)壓(ya)(ya)(ya)取(qu)壓(ya)(ya)(ya)孔(kong)，測得流(liu)體(ti)靜(jing)壓(ya)(ya)(ya)由(you)(you)靜(jing)壓(ya)(ya)(ya)管(guan)(guan)引(yin)出。由(you)(you)平(ping)均(jun)總(zong)(zong)壓(ya)(ya)(ya)與靜(jing)壓(ya)(ya)(ya)之(zhi)差即可求(qiu)得管(guan)(guan)道截(jie)面(mian)的(de)(de)(de)平(ping)均(jun)流(liu)速(su)，從(cong)而實現(xian)測量流(liu)量的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。