孔板流量计在测量流体过程中,孔板左右两侧的压力差()。A. 随流量增加而增加B. 为常数C. 随流量增加而减小D. 不确定
A. 随流量增加而增加
B. 为常数
C. 随流量增加而减小
D. 不确定
题目解答
答案
解析
本题考查孔板流量计的工作原理以及流量与压力差之间的关系。解题思路是先明确孔板流量计的的基本原理,再根据其原理推导出流量与压力差的数学表达式,最后根据表达式分析流量和压力差的变化关系。
孔孔板流量计是一种常用的测量流体流量的装置,其工作原理基于伯努利方程和流体连续性方程。当流体流经孔板时,由于孔板的节流作用,流体的流速会发生变化,从而产生压力差。
设孔板前的流体参数为 $p_1$、$v_1$、$\rho\rho$,孔板后的流体参数为 $p_2$、$v_2$、$\rho$(假设流体为不可压缩流体,即密度 $\rho$ 为常数。
根据流体连续性方程:$A_1v_1 = A_2v_2$,其中 $A_1$ 为孔板前管道的横截面积,$A_2$ 为孔板的开孔面积。由此可得 $v_2=\frac{A_1}{A_2}v_1$。
再根据伯努利方程:$p_1+\frac{1}{2}\rho v_1^2 = p_2+\frac{1}{2}\rho v_2^2$
将 $v_2=\frac{A_1}{A_2}v_1$ 代入伯努利方程可得:
$\begin{align步骤步骤}p_1 - p_2&=\frac{1}{2}\rho(v_2^2 - v_1^2)\\&=\frac{1}{2}\rho((\frac{A_1}{A_2}v_1)^2 - v_1^2)\\&=\frac{1}{2}\rho v_1^2(\frac{A_1^2}{A_2^2}-1)\end{关键关键步骤}$
设孔板前后的流量系数为 $C$,则流量 $Q = C A_2v_2 = C A_2\times\frac{A_1}{A_2}v_1$,可得 $v_1=\frac{Q}{C A_1}$
将 $v_1=\frac{Q}{C A_1}$ 代入 $p_1 - p_2=\frac{1}{2}\rho v_1^2(\frac{A_1^2}{A_2^2}-1)$ 可得:
$\begin关键关键步骤}p_1 - p_2&=\frac{1}{2}\rho(\frac{Q}{C A_1})^2(\frac{A_1^2}{A_2^2}-1)\\&=\frac{\rho Q^2}{2C^2A_1^2}(\frac{A_1^2}{A_2^2}-1)\end{关键关键步骤}$
从这个表达式可以看出,压力差 $\Delta p=p_1 - p_2$ 与流量 $Q$ 的平方成正比,即 $\Delta p\propto Q^2$。所以当流量 $Q$ 增加时,压力差 $\Delta p$ 会增加。
综上所述,孔板流量计在测量流体过程中,孔板左右两侧的压力差随流量增加而增加。