毕托管的测速原理.pdf

毕托管的测速原理简介：毕托管又叫皮托管〔空速管〕是实验室量测时均点流速常用的仪器。这种仪器是1730年由享利·毕托(HenriPitot)所首创后经200多年来各方面的改良目前已有几十种型式。下面介绍一种常用的毕托管这种毕托管又称为普朗特(L.Prandtl)毕托管。构造图普朗特毕托管的构造如图1(a)所示由图可以看出这种毕托管是由两根空心细管组成。细管1为总压管细管2为测压管。量测流速时使总压管下端出口方向正对水流流速方向测压管下端出口方向与流速垂直。在两细管上端用橡皮管分别与压差计的两根玻璃管相连接。图1(b)为用毕托管测流速的示意图。用毕托管量测水流流速时必须首先将毕托管与橡皮管的空气完全排出然后将毕托管的下端放入水流中并使总压管的进口正对测点处的流速方向。此时压差计的玻璃管中水面即出现高差Δh。如果所测点的流速较小Δh的值也较小。为了提高量测精度可将压差计的玻璃管倾斜放置。优点：能测得流体总压和静压之差的复合测压管。结构简单使用、制造方便价格廉价只要精心制造并严格标定和适当修改在一定的速度围之它可以到达较高的测速精度。缺点：用毕托管测流速时仪器本身对流场会产生扰动这是使用这种方法测流速的一个缺点。1/5毕托管测速原理1.为什么流速越大压强越小伯努利方程理想正压流体在有势彻体力作用下作定常运动时运动方程〔即欧拉方程〕沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。因D.伯努利于1738年提出而得名。对于重力场中的不可压缩均质流体方程为p+ρgz+(1/2)*ρv^2=常量式中p、ρ、v分别为流体的压强、密度和速度；z为铅垂高度；g为重力加速度。上式各项分别表示单位体积流体的压力能p、重力势能ρgz和动能(1/2)*ρv^2在沿流线运动过程中总和保持不变即总能量守恒。但各流线之间总能量〔即上式中的常量值〕可能不同。对于气体可忽略重力方程简化为p+(1/2)*ρv^2＝常量(p0)各项分别称为静压、动压和总压。显然流动中速度增大压强就减小；速度减小压强就增大；速度降为零压强就到达最大(理论上应等于总压)。飞机机翼产生举力就在于下翼面速度低而压强大上翼面速度高而压强小因而合力向上。据此方程测量流体的总压、静压即可求得速度成为皮托管测速的原理。在无旋流动中也可利用无旋条件积分欧拉方程而得到一样的结果但涵义不同此时公式中的常量在全流场不变表示各流线上流体有一样的总能量方程适用于全流场任意两点之间。在粘性流动中粘性摩擦力消耗机械能而产生热机械能不守恒推广使用伯努利方程时应加进机械能损失项。2.为什么压强越大沸点越高2/5液体发生沸腾时的温度。当液体沸腾时在其部所形成的气泡中的饱和蒸汽压必须与外界施予的压强相等气泡才有可能长大并上升所以沸点也就是液体的饱和蒸汽压等于外界压强的温度。液体的沸点跟外部压强有关。当液体所受的压强增大时它的沸点升高；压强减小时；沸点降低。例如蒸汽锅炉里的蒸汽压强约有几十个大气压锅炉里的水的沸点可在200℃以上。又如在高山上煮饭水易沸腾但饭不易熟。这是由于大气压随地势的升高而降低水的沸点也随高度的升高而逐浙下降。〔在海拔1900米处大气压约为79800帕〔600毫米汞柱〕水的沸点是93.5℃〕。在一样的大气压下液体不同沸点亦不一样。这是因为饱和汽压和液体种类有关。在一定的温度下各种液体的饱和汽压亦一定。例如乙醚在20℃时饱和气压为5865.2帕〔44厘米汞柱〕低于大气压温度稍有升高使乙醚的饱和汽压与大气压强相等将乙醚加热到35℃即可沸腾。液体中假设含有杂质那么对液体的沸点亦有影响。液体中含有溶质后它的沸点要比纯洁的液体高这是由于存在溶质后液体分子之间的引力增加了液体不易汽化饱和汽压也较小。要使饱和汽压与大气压一样必须提高沸点。不同液体在同一外界压强下沸点不同。沸点随压强而变化的关系