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

文丘利管是一种常用的量测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。

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上设测压孔，并接上压差计，通过量测两个断面的测验管水头差，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，流量增大，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Δh）,因此，通过量测到的Δh建立了两个断面平均流速v₁和v₂之间的关系：

Δh=h₁+h₂=(z₁+p₁/γ)-(z₂+p₂/γ)=a₂v₂²/2g-a₁v₁²/2g          (1-3-1)

如果假设动能修正系数α₁=α₂=1.0，则最终得到理论流量为：

Q_理=A/√(A/A₂)²-(A-A1)²√2gΔh=μK√Δh  (1-3-2)

其中：

     K=A√2g

     μ=1/√(A/A₂)²-(A/A₁)²

式中:  A___孔板锐孔断面面积；

       A₁,A₂_____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：

      Q_实=αK√Δh        (1-3-3)

其中，α<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α₁,α₂近似取为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。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，但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.    2   

孔板锐孔直径：=   2.744     ；面积：A=   5.91     ；

系数：=      2.62        

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。

以第一组数据为例：

=h1-h2=72(10^-2m)

=12.6*=907.2(10^-2m)

=7891.37(10^-6m³*s^-1)

=Q/=0.666

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（第四根、第六根实验管）。

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

3.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。若不在同一水平面上，需排气调平。

4.将两用式压差计上部的球形阀门关闭，并把阀门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、压差流量计的读数。

5.按实验点分布规律有计划的逐次关小阀门V9，共量测12组不同的流量及压差。

6.实验完毕后，依次关闭阀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，共同完成。为了使读数准确无误，读压差计、调节阀门及测量流量的同学要相互配合。

2.读数时读取汞——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？

有必要 如果管道和压差计中有空气影响压差计的测量，造成较大误差。

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？

不是 因为这个高度只是汞的页面高度差，=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？

理论流量比实际流量大，实际流体在流动过程中有阻力有能量损失，所以理论流量大于实际流量。

八、心得体会

通过本次实验，我了解了文丘利流量计的工作原理及用法，掌握了流量的测量方法。对于相关的知识有了更好的认识。

 

第二篇：工热实验报告

河南理工大学机械与动力工程学院

《工程热力学》实验报告

热能与动力工程实验室 编写

姓    名：                      

班    级：                      

学    号：                      

指导老师：                      

日    期：                      

二〇##年

实验一  气体定压比热容测定实验

一、实验目的

二、实验原理

三、实验步骤

                                           

四、实验原始记录表

五、数据处理

实验二    饱和蒸汽压力和温度关系实验

一、实验目的

二、实验原理

三、实验步骤

                                           

四、实验记录与数据处理

曲线绘制：