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左亚洲教授关于静压、 动压有关问题的看法

文章来源:海西给排水 发布时间:2011-06-06 09:39:52 阅读次数:16028 次 [关闭]

 

一,问:

认为水流动时压力表测得的压力是动压,静止时为静压。但在测试减压阀出口压力时发生了质疑。既是动压应该流速(流量)越大动压越大,可是减压阀流量越大测得的压力越小,流量再加大时,出口压力降为零了。这时动压、静压都没有了。也就是说大流量时介质没有了能量,这是不可能的。请问流动时压力表测得的压力是动压的说法对不对?

一,答:

1.1伯努利方程

对于单位重量流体的总机械能(能量除以重量mg),在水力学中有一个专用的能量单位"水头", 单位是m·H20简写m;单位体积流体的总机械能(能量除以体积),单位是帕(Pa)。所以伯努利方程常用在流体机械中,表示流体总能量(E)表达式有两种:

 

 

 

若测量基准与流道中心重合(诸如阀门等测试),则上两式右侧Z为0。上述两式分别整理为:

 

1.2动压、流量与表压

从式(3)和(4)可以清楚的看出,右边第一项的静压是与介质流动并存的,流速为0(即所谓的静止)只是流动中的特例而已。无论介质是不是在流动或流速大小如何,都不能改变第一项是静压的物理特性。

式(3)和(4)右侧第二项是功能即动压,动压是速度的函数,从其物理特性而言与静压没有关系,动压不可能从压力表中直接测得读数,即使使用数字显示仪得到读数,也是通过计算机对流量进行计算后转换过来的。这可以从下式求证:

 

 

 

式(6)、 (7)中除Q之外都是常量,因压力表测不出流量,所以从理论上可以证明流动状态时的表压不可能是动压,只可能是静压。

结论:水流动时压力表测得的压力是动压的说法是不对的。

 

二,问:

可调式减压阀"既可以调静压也可以调动压"怎么解释?

二,答:

2.1减静压

我们参阅右侧结构示意图来讨论:先列出阀两端的伯努利能量守恒方程式:

 

      

 

减压阀两端通径相等,根据流量连续方程原理,两端流速相等(V1=V2),所以式(8)可整理为:

 

 

 

式(9)就是减压阀设计和工作原理的最基本方程,因为进口压力P1可视为常量,所谓减压就是将P1减为P2,减压后的静压就是P2,从设计角度分析 要得到P2,就是要确定hf值。它是通过导阀对主阀开度(图中H)的调节控制而实现的。

 

 

 

 

 从式(10)可以说明,当流量增加时,若减压阀不能自动调节好相匹配的开度, Vi将快速增加,hf将以速度平方的速率上升,P2降为0的可能性从式(9)明显可以求证。下游流量骤增时,管内压力降至负压,发生负压虹吸是给排水领域中常见的工况,即使是负压其物理特性还是静压。

 

2.2调动压

从式(6)或(7)可知,对于己确定的减压阀,式中除流量Q是变量外,其余都是常量。所以调动压就是调流量,要说明的是:调流量(动压)时,进口端的流量也在同步变化,两端的动压总是恒等的。两端不存在"减动压"概念。从式(9)可知,无论在减压阀设计或在工作中,动压都可视为"无意义"。如果将“问二”改为可调式减压间"既可调静压也可调流量"就更直观了。 

 

三,结束语

动压概念主要用于毕托管或孔板测介质的流速。

毕托管在其总压管口被滞止(v=O),可据此测得流动的总压,另 在其静压测孔(相当于管线的管壁压力孔)处可测得流动流体的静压。总压与静压信号分别接入1个如U形管两端,得到一个动压压差值,可从中计算出流速。

孔板根据β值(d/D)所确定两处不同通径,测到两处的动压差后,可从中计算出流速。我们建议:对于各类阀门,包括各种水力控制阀门,若不是毕托管或孔板的应用场合,不必使用动压这个术语概念,以免造成一些不必要的混淆。

静压就是我们所说的流体压力。

流体流动与否,均存在静压。压力表是否也可叫静压表?但都不这么叫。流体的压力就是伯努利方程中的P,其本质是流体表面的法向应力,管道里流体团之间存在作用面间的法向应力,体现在压力表上的就是我们看到的法向应力即压力值。


 



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