实  验  报  告

Experimentation Report of Taiyuan teachers College

 

系部：  化学系            年级：   大四             课程：化工实验 

姓名：                   学号：                      日期：2012/09/19

项目：流量计的流量校正

一、实验目的：

   1.学会流量计的校正方法。

2.通过孔板流量计孔流系数的测定，了解孔流系数的变化规律。

二、实验原理：

    孔板流量计是最常用的一种利用测定流体的压差来确定流体流量的流量测量仪表。

根据伯努利方程式，管路中流体的流量与压差计读数的关系为：

 

    流量计的孔流系数确定以后，就可根据上式，由压差计读数来确定流量。流量计的校正就是要确定孔板流量计的孔流系数。

    影响孔板流量计孔流系数的因素很多，如流动过程的雷诺数、孔口面积与管道面积比、测压方式、孔口形状及加工光洁度、孔板厚度和管壁粗糙度等。对于测压方式、结构尺寸、加工状况等均已规定的标准孔板，

      

当实验装置确定，m 确定，

    测定过程中，用基准流量计测定管路中的流量，用压差计测定孔板前后的压差，即可通过①式求出值。

三、实验装置：

   1.设备参数：管道直径 0.027m，孔板直径 0.018m

   2.实验装置：水泵，U型管压计，孔板流量计，涡轮流量计，调节阀门，水箱

四、实验步骤：

   1.水箱充水至80%。

   2.实验开始前，关闭流体出口控制阀门，打开水银压差计上平衡阀。

   3.启动循环水泵。

   4.分别进行管路系统、引压管、压差计的排气工作，排出可能积存在系统内的空气，以

     保证数据测定稳定、可靠。

①管路系统排气：打开出口调节阀，让水流动片刻，将管路中的大部分空气排出，然后将出口阀关闭，打开管路出口端上方的排气阀，使管路中的残余空气排出。

   ②引压管和压差计排气：依次打开并迅速关闭压差计上方的排气阀，反复操作几次，将

     引压管和压差计内的空气排出。排气时要注意严防U型压差计中的水银冲出。

   5.排气结束后，关闭平衡阀。

   6.将出口控制阀开到最大，观察最大流量范围或最大压差变化范围，据此确定合理的实

     验布点。

   7.根据实验布点调节流量，读出每一流量下的△P值。注：流量调节后，须稳定一段时

     间，方可测取有关数据。

   8.实验结束时，先打开平衡阀，关闭出口阀门，再关泵和电源。

五、实验注意事项：

   1.检查应开、应关的阀门。

   2.排气中，严防U型压差计中的水银冲出。

   3.待流动稳定后才能测试数据，每经过一次流量调节需3~5min稳定。

   4.在最大流量范围内，合理进行实验布点。

六、实验数据记录：

1、  实验数据记录

（1）       流量计校正

（2）       实验数据记录

2、实验数据处理

七、实验结果讨论及误差分析

   由Co随Re的变化趋势图可知：孔板流量计的孔流系数Co随Re的增大而减小。

 

（1） 在进行流量校正实验时，实际操作及用的是量筒和秒表在读数时都存在误差，使得流量校正方程不准，在后面计算流体流速时有一定误差；

（2） 直管阻力和局部阻力读数时由于液面不稳使得读数时存在误差；

（3） 实验开始前，对管路系统、引压管、压差计排气不充分，也会导致测定数据不稳定、不可靠；

（4） 数据处理过程中也存在误差，从而给实验结果带来误差。

 

第二篇：工程流体力学 流量计实验

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.测量孔板流量计的流量系数α，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——  文丘利流量计   ； 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。

文丘利流量计是一种常用的测量有压管道流量的装置，属压差式流量计（见图1-3-2）。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管道上。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1-3-3所示，在管道上设置孔板，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上设测压空孔，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。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▽h），因此，通过量测到的△h建立了两个断面平均流速v1和v2之间的关系：

=-=（+）-（+）=-             （1-3-1）

如果假设动能修正系数==1.0，则最终得到的理论流量为：

==

其中：=

式中 A——孔板锐孔断面面积；

A1与A2——分别为1-1，2-2截面面积。

4.流量系数。

（1）流量计流过实际液体时，由于两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：

=                  (1-3-3)

其中，α<1.0，成为流量计的流量系数。

（2）流量系数除反映了粘性的影响外，还包括在推倒理论流量时将断面动能系数α1与α2近似取1.0带来的误差。

（3）流量系数体现了缓变流假设是否得到了严格的满足这一因素，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着流量而改变，但下游的测量断面是固定不变的，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，流量系数取决与雷诺数，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.   3  

孔板锐孔直径：=   2.744   ；面积：A=  5.911  ；

系数：=     2.617    

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5组实验数据为例：

（１）汞柱差  =-=80.0-36.5=43.5(cm)

（２）水头差  =12.6×=12.6×43.5=548.10(cm)

（３）

=2.617×0.001×3600×                =22.056

（４）由于= 

  所以               =Q/.＝14.45/22.056＝0.655

3．绘制孔板流量计的校正曲线图

五、实验步骤

1.熟悉流管实验装置，找出本次实验的实验管路（第4根，第6根实验管）。

2.先将进水阀门V1打开，使实验管路充满水，然后打开排气阀门V１０，排除管内的空气，待排气阀有水连续流出（说明空气已排尽）时关闭阀门V１０。

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同一水平面上。

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，接通电磁流

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、调节阀门、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

因为如果管道中有空气，回导致水流不稳定，压差计读数不准确，导致实验误差增大，结果不准确。

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：压差计的液面高度差不一定表示某两断面的测压管水头差。

    水头差=汞-水压差计的压差×（13.6-1）

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：理想流量往往大于实际流量。

造成这种差别的原因：

1 两断面测压管水头差中还包括因粘性而造成的水头损失。

2 推倒理论流量时将断面动能系数α1与α2近似取1.0带来的误差。

3 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着流量而改变，但下游的测量断面是固定不变的，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，流量系数取决与雷诺数，但当雷诺数较大（流速较高）时，流量系数基本不变。

八、心得体会

    通过这次实验，了解的如何使用文丘利流量计和孔板压差计，掌握孔板流量计和文丘利节流量计的工作原理及用途。学会了如何测量孔板流量计的流量系数α，怎样绘制流量计的校正曲线。了解了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。实验过程中，和队友良好的配合可以更好的完成实验，得到更准确的数据，得到正确的实验结果。