实验三、流量计实验

一、实验目的

1、掌握孔板、文丘利节流式流量计的工作原理及用途；

2、测定孔板流量计的流量系数，绘制流量计的校正曲线；

3、了解两用式压差计的结构及工作原理，掌握两用式压差计的使用方法。

二、实验装置

本实验采用管流综合实验装置。管流综合实验装置包括六根实验管路、电磁流量计、文丘利流量计、孔板流量计，其结构如图3-1示。

F1——  文丘里流量计   ； F2——  孔板流量计  ；F3——  电磁流量计；

C——量水箱  ；  V——阀门  ； K——局部阻力实验管路

图3-1  管流综合实验装置流程图

三、实验原理

1、文丘利流量计

文丘利管是一种常用的两侧有管道流量的装置，属压差式流量计（见图3-2）。它包括收缩段、喉道和扩散段三部分，安装在需要测定流量的官道上。在收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，并接上压差计，通过测量两个断面的测压管水头差，可以计算管道的理论流量Q，再经修正即可得到实际流量。

2、孔板流量计

    如图3-3所示，在管道上设置空板，在流动未经孔板收缩的上游断面1-1和经孔板收缩的下游断面2-2上设测压孔，并接上压差计，通过量测两个断面的测压管水头差，可以计算管道的理论流量Q，再经修正即可得到实际流量。孔板流量计也属于压差式流量计，其特点是结构简单。

图3-2 文丘利流量计示意图                       图3-3 孔板流量计示意图

3、理论流量

水流从1-1断面到达2-2断面，由于过水断面的收缩，流速增大，根据恒定总流能量方程，若不考虑水头损失，速度水头的增加等于测压管水头的减小（即压差计液面高差），因此，通过量测到的建立了两个断面平均流速和之间的关系：

=-=（+）-（+）=-             （3-1）

如果假设动能修正系数==1.0,则最终得到理论流量为：

==

其中：=

式中 -----孔板锐孔断面面积；

     ----分别为1-1，2-2截面的面积。

4、流量系数

（1）流量计流过实际液体时，由于断面测压管水头差中还包括因粘性而造成的水头损失，所以流量应修正为：

                            =                  (3-3)

其中，<1.0，称为流量计的流量系数。

    （2）流量系数除了反映粘性的影响外，还包括在推导理论流量时将断面动能修正系数

，，近似取为1.0带来的误差。

（3）流量系数还体现了缓变流假设是否得到了严格的满足这个因素。对于文丘利流量计，下游断面设置在喉道，可以说缓变流假设得到了严格的满足。而对于孔板流量计，因下游的收缩断面位置随流量而变，而下游的量测断面位置是固定不变的，所以缓变流假设往往得不到严格的满足。

（4）对于某确定的流量计，流量系数取决于流动的雷诺数，但当雷诺数较大（流速较高）时，流量系数基本不变。

四、实验要求

1．有关常数：                                     实验装置编号：No. 8

孔板锐孔直径：= 2.744；面积：A= 5.914 ；

系数：=  2.6181

2．实验数据记录及处理见表3-1。

表3-1   实验数据记录及处理表

以其中一组数据写出计算实例。

以第一组为例计算

=-=95.59-33.70=61.89m^-2

=×12.6=779.814m^-2

K=A=5.914*10^^-4*4.4272=2.6181*10^^-3m²⁵/s =2.6181×=0.0073m/s

α=(Q/3600)/=(18.56÷3600)÷0.0073=0.7023

3．绘制孔板流量计的校正曲线图

五、实验步骤

1．熟悉管流实验装置，找出本次实验的实验管路（第 4、6 根 实验 管）；

2．进水阀门 V1 完全打开，使实验管路充满水。然后打开排气阀 V10

出管内的空气，待排气阀有水连续流出（说明空气已经排尽），关闭该阀；

3．再打开孔板的两个球形阀门，检查汞-水压差计左右两汞柱液面是否在

一水平面上。若不平，则需排气调平；

4．将两用式压差计上部的球形阀关闭，并把 V9 完全打开，待水流稳定后

接通电流量计的电源（接通电磁流量计前务必使管路充满水）记录电磁流量计、压差计的读数；

    5．按实验点分布规律有计划地逐次关小 V9，共量测 12 组不同流量及压差；

6．实验完毕后，依次关闭 V9、孔板的两个球形阀，打开两用式压差计上部的球形阀。

六、注意事项

1.本实验要求 2-3 人协同合作。为了使读数的准确无误，读压差计、调节阀

测量流量的同学要互相配合；

2．读取汞-水压差计的凸液面；

3．电磁流量计通电前，务必保证管路充满水；

4．不要启动与本实验中无关的阀门。

七、问题分析

1．在实验前，有必要排尽管道和压差计中的空气吗？为什么？

答：有必要。若不尽进管道中的空气会使流量测量不准确，若不排尽压差计中的空气会使压差测量不准确。

2．压差计的液面高度差是否表示某两断面的测压管水头差？怎样把汞-水压差计的压差换算成相应的水头差？

答：不是，因为水相对于水银的密度不可忽略不计。P－P=[ρ(水银)－ρ(水)]g

={[ρ(水银)－ρ(水)]/ ρ(水)}×=12.6

3．文丘利流量计和孔板流量计的实际流量与理论流量有什么差别，这种差别是由哪些因素造成的？

答：实际流量比理论流量要小。①水在流动过程中有能量损失；②两个断面处动能修正系数也不等于1，实际中为大于1；③在读数时若两个人配合不好，致使测量不准确。

八、心得体会

通过本次实验，掌握了孔板流量计和文丘里流量计的工作原理。了解了两用式压差计的结构及工作原理，掌握了两用式压差计的使用方法。同时感谢老师的悉心教导，才顺利完成了实验任务

 

第二篇：流体力学实验报告 文丘里流量计实验

《流体力学、泵与泵站综合实验》实验报告

 开课实验室：流体力学实验室                                     年月日