F、文氏管

  克利門賀歇爾(Clemens Herschel)是第一個將文氏管的原則運用在實際的工作上,如流體量測。他以一系列的收斂發散管作實驗,最後證明進口與喉處(最小截面處)之壓力差與流量的關係。擔任此工作的儀器就是他所稱的文氏管。

圖十九、賀歇爾式標準文氏管

  圖十九是賀歇爾氏標準文氏管,流體流經文氏管,流體流經文氏管便產生壓力差,測出壓力差即可求出流量,文氏管通常以鑄鐵或鋼製成,喉部常以青銅件組合而成,便於拆裝。巨型之文氏管則以混凝土造成,光滑表面是其要求之一標準。進口處之收歛角度約為20 o,出口截面之發散角度則常在7o左右。喉部側壓管接口必須接於側壓環上,如此方可求出其壓力之平均值。文氏管直徑比,係喉部直徑與管道直徑之比值。通常約在0.250.50之間。

標準文氏管之優點很多,舉例如下:

(1)  落差流量計中,文氏管的準確度最高。

(2)  相同流量計時,流經文氏管的壓力損失較孔口板低得多。

(3)  文氏管不易受到摩擦損壞,無污垢附著。

(4)   可用來測量流量極大的流動(如每小時2.3×107公升以上)

使用方面應該注意,當文氏管裝置在一個直的管道上時,管道配件,控制閥,障礙物,必須在文氏管上游五個管道直徑以外處,以免影響量測。假如此條件無法滿足,就必須裝置整流葉片,使流動成直線。下游的配件所影響準確性的程度雖小,但仍不可忽視。

文氏管之流量方程式與孔口板相似,唯流量係數不同。

                                                     (19)

其中,

                               Q = 流量, m3/sec

                                cdv= 流量係數

                                ß= 直徑比 = d/D

                               d = 文氏管喉部直徑,m

                               D = 管道直徑,m

                                rm= 量計內液體比重量,N/ m3

                               rmf= 流動液體比重量,N/ m3

                               h = 壓力計高差,m

                                Pa = 上游截面 a 之靜壓

                               Pb = 喉部之靜壓

流量係數隨管徑不同而變化,圖二十中,可以看出管徑不同時,流量係數的變化。在相同的管徑中,流量係數隨雷諾數而變,雷諾數愈大,流量係數愈大。因此速度極大,管徑愈大,黏性愈小的情況下,流體之流動近於理想流體,流量係數渴望趨近於1

圖二十文氏管之流量係數

例題〔5〕有一8×4in(20.32×10.16cm)的文氏管,裝置於直徑20.32cm的管道中,內徑為19.37cm。文氏管喉部為10.22cm,水流經文氏管產生的壓差為50.8cm汞柱,假設流動之雷諾數為8x105 ,求流量

       解:

               由圖二十可查出Re=8x105 時8 x 4 in之文氏管,其流量係數為0.984

       D = 20.32 cm = 0.2032 m

        ß=10.22/19.37=0.528

      rm=9810 x 13.6 = 133416 N/m3

      rf=9810 N/m3

      h= 50.8 cm = 0.508

由式(19)   

       

        

 

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