1測(cè)量原理和結(jié)構(gòu)

皮托靜壓管（皮托管）是由一個(gè)垂直在支桿上的圓筒形流量頭組成的管狀裝置。本裝置在側(cè)壁周圍有一些靜壓孔，頂端有一個(gè)迎流的全壓孔。它能測(cè)出壓差，并根據(jù)壓差確定流體中某處的流速，由流速與面積的乘積計(jì)算出流量。

皮托管的測(cè)量原理是基于伯努利方程在空氣中應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，如圖1所示。當(dāng)理想流體均勻的平行流向靜止物體時(shí)，設(shè)想其中一條撞在物體上（即圖1中的A點(diǎn)），在此處流體發(fā)生分岔，A點(diǎn)成為滯止或駐點(diǎn)，A的流速為零，V-A=0。

如果我們選擇兩個(gè)截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ，Ⅰ-Ⅰ截面流動(dòng)沒有受到任何影響，流束是平行的，流速形成規(guī)則的速度分布，截面各點(diǎn)的靜壓力相等。Ⅱ-Ⅱ界面流動(dòng)受到影響，流束密集，流速加快，靜壓降低。則兩個(gè)面上的伯努利方程為

式中：

ζ為Ⅰ-Ⅰ到Ⅱ-Ⅱ區(qū)間的流體阻力系數(shù)，這里可以不考慮，即ζ=0

K為速度分布不均勻系數(shù)，這里可設(shè)K1=K2=1

ρ為流體密度，因?yàn)槭蔷鶆虻摩?=ρ2=ρ

P為兩個(gè)截面的靜壓力

V為兩個(gè)截面的流速，VA=V2=0

整理得到的公式為：

式中：

P2為總壓力（因?yàn)閯?dòng)壓為零）

P1為靜壓力

如圖1所示，若在物體B點(diǎn)開一個(gè)孔，由于均勻流場(chǎng)中靜壓力相等，則P1=PB=0

令P2=P1,V1=V，則公式2*變?yōu)椋?/span>

式中：P-P0實(shí)際上是流場(chǎng)中某一點(diǎn)流體的動(dòng)壓力P。

2皮托管結(jié)構(gòu)

皮托管的原理結(jié)構(gòu)如下圖所示，當(dāng)一臺(tái)差壓計(jì)兩端分別于總壓管和靜壓管連接，這樣壓差計(jì)上*可以顯示出動(dòng)壓值來。

上圖是一般皮托管的結(jié)構(gòu)，為了能看清，把兩端放大。如圖中可以看到皮托管外形是一個(gè)L型的金屬管，與管軸平行安置的直角邊是測(cè)頭，其頂端有一個(gè)總壓孔，在其側(cè)壁上有若干個(gè)靜壓孔?？倝嚎着c靜壓孔不相通，分別用導(dǎo)壓管引出，從靜壓孔至總壓孔稱為鼻端。直角的另一邊稱為支桿，引出總壓孔和靜壓孔的接頭以便與微壓計(jì)的管相連接。其上有定向桿，指示鼻端方向。測(cè)量總壓力的管子叫皮托管，測(cè)量靜壓力的管子叫靜壓管。實(shí)際上常用的都是皮托管和靜壓管的組合，而且多數(shù)使用實(shí)驗(yàn)系數(shù)接近為1的形狀，也*是國際標(biāo)準(zhǔn)推薦的GETIAT（錐形頭）型，AMCA型（球形頭），MPL型（橢圓形頭三種），如下圖所示

3皮托管的使用范圍

A. 流體性質(zhì)：連續(xù)的單相流體或是具有與單相流體相類似的流體。如果是液體，應(yīng)該是牛頓流體，流動(dòng)時(shí)沒有橫向速度梯度

B. 皮托管一般常用的流速為5至30m/s，不能用于馬赫數(shù)大于0.8的流體，而且為了獲得*佳的準(zhǔn)確度，應(yīng)在皮托管使用條件下進(jìn)行校準(zhǔn)。當(dāng)馬赫系數(shù)在0.9-1.0之間，大多數(shù)皮托管出現(xiàn)不規(guī)性，不能用以進(jìn)行測(cè)量。

C. 皮托管的d/D不能大于0.04，當(dāng)在0.02-0.04時(shí)需要對(duì)阻塞影響和速度梯度進(jìn)行修正，在高流速場(chǎng)合應(yīng)避免皮托管振動(dòng)