2.5 流速与流量的测量
对流体流速、流量的监测是控制生产操作、加强科学管理的必要手段。测量流速、流量的仪表有很多种，现仅就利用流体机械能相互转换原理来确定流体的流速或流量的几种仪表做一简单介绍。
2.5.1 测速管
测速管又称皮托管，其结构如图2-20所示，测头部分为一弯成90°、前端封闭的套管，中心管前端开口正对流体流动方向，下部连U形管测压计的一侧。套管上部管侧开有若干个小孔与流体相通，下部连U形管测压计的另一侧。由于中心管正对流动方向，它感受到的是流体的静压能与动能之和，而套管开孔侧对流动方向只感受到流体的静压能，因此U形管测压计示出读数R反映了中心管和套管所感受的能量之差，即流体在A点的动能
，由此可测出流速。即：
将上式整理可得：
即：
（2-54）
式（2-54）中u仅为图2-20中所示A点的流速，欲求流量需要知道平均流速。为此，将测速管置于管道中心处，测得最大流速umax，再由umax算出最大雷诺数Remax，再由图2-21查出
，从而算出平均流速u。
图2-20 测速管
图2-21 
与Remax的关系
测速管对流体阻力很小，适于测量大直径管路中的气体流速。为防止套管侧壁上小孔堵塞，不宜测含尘埃、颗粒较多的气体。由于读数R较小，因此常配用微压计。为避免局部混乱流动的影响，测速管要安装在距管件、阀件较远处的直管部分。
2.5.2 孔板流量计
孔板流量计的结构是用法兰固定在管路上的一块中央开有圆孔的金属板，如图2-22所示。孔板前后的管壁上开有测压孔，与管外的液柱压差计相通，由压差计上的读数可算出流体的流速和流量。
图2-22 孔板流量计
流体从管路流经孔板时，流道直径突然缩小，流速陡增，流过孔口后，由于惯性作用，流体不会立即扩大至管道全部截面，而是继续收缩一段距离，才逐渐扩大到管道截面。流体截面最小处称缩脉，此处的流体流速最大而静压力最小。设孔板上游流体截面尚未收缩处为1—1截面，下游缩脉处为2—2截面，暂不考虑压头损失，在两截面间列伯努利方程（注意下式各项均为压头）：
因：
由连续性方程可知，对不可压缩流体，有：
u1A1=u2A2
则：
（a）
根据式（2-16）得：
（b）
将式（a）和式（b）代入伯努利方程，整理后得：
（2-55）
在式（2-55）中尚需考虑：①流体流经孔板时，必然存在能量损失；②引出压力的测压口是在紧贴孔板处，并非在缩脉处；③缩脉处流速u2需改为孔口处流速u0，方可用孔口截面算出流量。以上三个因素必然给式（2-55）的计算带来误差，故应加修正系数C，式（2-55）可改写为：
令流量系数：
代入得：
（2-55a）
根据体积流量表达式：
则有：
（2-56）
质量流量即可按式（2-57）进行计算：
（2-57）
式中 A0——孔板口的面积，m2；
C0——流量系数，其值由实验测定。
由式（2-56）和式（2-57）可知，R测出后，除C0外均可得知，确定C0后就能算出流量。C0的数值一般由实验测得，其值约为0.6～0.7。
用孔板流量计测量气体流量时，仍可用式（2-57）计算。但在孔板前后压差Δp较大时，即
时，则需加一修正系数εv，式（2-56）则改写为：
（2-58）
式中 εv——体积膨胀系数，可根据绝热指数K、压差比值
及面积比
，从仪表手册中查出。
2.5.3 转子流量计
转子流量计的构造示意如图2-23所示，主要是由一个直径自下而上逐渐扩大的锥形玻璃管组成，管子表面有刻度线。管内装有一个用不锈钢或其他材料制成的浮子，浮子边缘加工有螺旋形沟槽，当有流体自下而上流过时，使浮子不断旋转而不致贴在壁上，故也称浮子为转子。
图2-23 转子流量计
1—锥形玻璃管；2—浮子；3—刻度
当被测流体从下部进入流量计时，浮子受一向下的力F下，该力应为：
浮子还受一向上的力F上：流体通过管壁和转子边缘形成的环隙截面时，由于流道面积减小，流速就会加快，此处的静压力要相应减小，与转子下部形成一压力差，此压力差就给转子一向上的力F上。
当F上>F下时，转子向上运动。由于流量计是一倒锥体，转子向上运动会使环隙面积逐渐增大，使流体流速逐渐减小，所产生的F上也就会相应减小。当F上=F下时，转子会停留在流量计的某一位置。当流体流速再增大（减小）时，环隙通道与浮子下部的压力差增大（减小），转子的平衡点就要升高（降低），所对应玻璃管上的刻度就会变大（小），因此利用转子的位置的变化，就能测出流量的大小。
由仪表厂提供的转子流量计的刻度一般是针对20℃的水或20℃、1atm的空气而做出的，测量密度为ρ液的液体流量时，可按式（2-59）进行校正：
（2-59）
式中 ρ水——水的密度；
ρ液——被测液体的密度；
ρf——转子的密度。
测量非规定气体的其他气体流量时，也需用式（2-60）对流量测定值进行校正：
（2-60）
式中的下标：空气、气和f分别代表规定状态的空气、被测气体和转子。
上述两种流量计的工作原理都是伯努利方程所反映的流体能量守恒的规律，但其结构却各有特点：孔板流量计的管道面积不变，流量是由节流元件所产生的压差来反映的，故称此类流量计为差压式流量计；转子流量计的压力差在示值位置上总不改变，而流量是由节流口处的面积的变化反映的，故称此类流量计为截面式流量计。