中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告

实验日期： 2014.04.18 成绩：

班级： 石工1207 学号： 12021317 姓名： 郑超 教师： 李成华 同组者： 李威昌 韦馨林

实验三、流量计实验

一、实验目的（填空）

1．掌握

2．测定孔板流量计的流量系数?，绘制流量计的；

3．了解

二、实验装置

1、在图1-3-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称：

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1-3-1示。

F1—— ； F2—— ；F3—— ； C——； V—— K——图1-3-1 管流综合实验装置流程图

1

说明：本实验装置可以做流量计、沿程阻力、局部阻力、流动状态、串并联等多种管流实验。其中V8为局部阻力实验专用阀门，V10为排气阀。除V10外，其它阀门用于调节流量。

另外，做管流实验还用到汞-水压差计（见附录A）。

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，见图1-3-2属压差式流量计。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，并接上比压计，通过量测两个断面的 测压管水头差 ，就可计算管道的理论流量 Q ，再经修正得到实际流量。

2．孔板流量计

如图1-3-3，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，并接上比压计，通过量测两个断面的 测压管水头差 ，可计算管道的理论流量 Q ，再经修正得到实际流量。孔板流量计也属压差式流量计，其特点是结构简单。

图1-3-2 文丘利流量计示意图 图1-3-3 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（即比压计液面高差?h），因此，通过量测到的?h建立了两断面平均流速v1和v2之间的一个关系：

?h?h1?h2?(z1?p1

?)?(z2?p2

?)=2?2v2?1v12

2g?2g

如果假设动能修正系数?1??2?1.0，则最终得到理论流量为：

Q理?

?? 2

式中

K?

??，A为孔板锐孔断面面积。

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了因 粘性 造成的水头损失，流量应修正为：

Q实??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，还包括了在推导理论流量时将断面 ?1、?2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：孔板锐孔直径：d= 2.744 cm；面积：A= 5.91 cm；

系数：K= 261.8 cm2.52/s

3

2．实验数据记录及处理见表1-3-1。

表1-3-1 实验数据记录及处理表

3．以其中一组数据写出计算实例（包含公式、数据及结果）。

以第一组实验为例

（1）汞柱差：?h??h1-h2=80.5-23.5=57.0cm

（2）水头差：?h=(13.6-1) ?h'=12.6*57.0=718.2cm

（3）流量（cm3/s）：Q= Q/m3/h*106/3600=16.85*277.78=4680.59 cm/s （4）

（5）流量系数：?=Q/

3

261.8*√718.2=7016.04 cm3/s

4

4．绘制孔板流量计的校正曲线图

(第2组误差较大，舍去)

五、实验步骤 正确排序

（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；

（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）；

（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。

（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；

（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排出管内的空气，待排气阀有水连续流出（说明空气已经排尽），关闭该阀；

（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；

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 相互配合 ；

2．读取汞-水压差计的液面；

3．电磁流量计通电前，务必保证管路 ；

4．不要启动与本实验中 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。如果不排尽管道中的空气，会影响通过流量计的实际流量，使测量不准确，造成实验误差；如果不排尽压差计中的空气，会使液面不平稳，影响读数，造成读数误差。

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?h'换算成相应的水头差?h？

答：不是。通过列伯努利方程可知： ?h=12.6*?h'。

5

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：实际流量大于理论流量。原因：（1）计算理论流量时，没有考虑管路中的水头损失（2）计算理论流量时动能修正系数取为1，而实际流体的动能修正系数大于1。

八、心得体会

通过这次实验，我掌握了孔板 、文丘利节流式流量计的工作原理及用途，测定了孔板流量计的流量系数，绘制了流量计的校正曲线，而且了解了两用式压差计的结构及工作原理，掌握其使用方法。但是这次实验也暴露出很多问题，最后两组实验数据误差较大，可能与其他同学配合的不够好，没有形成统一的思想。在这里，感谢老师的耐心细致的指导。

6

 

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