流量計校核實驗指導(dǎo)書

1、節(jié)流式流量計標(biāo)定實驗裝置（LJ100B）實驗指導(dǎo)書 節(jié)流式流量計校核裝置實驗指導(dǎo)書流量計校核實驗一 實驗?zāi)康?. 熟悉孔板流量計、文丘里流量計的構(gòu)造、性能及安裝方法。2. 掌握流量計的標(biāo)定方法之一容量法。3. 測定孔板流量計、文丘里流量計的孔流系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系。二 基本原理對非標(biāo)準(zhǔn)化的各種流量儀表在出廠前都必須進行流量標(biāo)定，建立流量刻度標(biāo)尺（如轉(zhuǎn)子流量計）、給出孔流系數(shù)（如渦輪流量計）、給出校正曲線（如孔板流量計）。使用者在使用時，如工作介質(zhì)、溫度、壓強等操作條件與原來標(biāo)定時的條件不同，就需要根據(jù)現(xiàn)場情況，對流量計進行標(biāo)定。孔板、文丘里流量計的收縮口面積都是固定的，而流體通過收縮口的壓力降

2、則隨流量大小而變，據(jù)此來測量流量，因此，稱其為變壓頭流量計。而另一類流量計中，當(dāng)流體通過時，壓力降不變，但收縮口面積卻隨流量而改變，故稱這類流量計為變截面流量計，此類的典型代表是轉(zhuǎn)子流量計。2.1孔板流量計的校核孔板流量計是應(yīng)用最廣泛的節(jié)流式流量計之一，本實驗采用自制的孔板流量計測定液體流量，用容量法進行標(biāo)定，同時測定孔流系數(shù)與雷諾準(zhǔn)數(shù)的關(guān)系。 孔板流量計是根據(jù)流體的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化原理而設(shè)計的，流體通過銳孔時流速增加，造成孔板前后產(chǎn)生壓強差，可以通過引壓管在壓差計或差壓變送器上顯示。其基本構(gòu)造如圖3- 1所示。若管路直徑為d1，孔板銳孔直徑為d0，流體流經(jīng)孔板前后所形成的縮脈直徑為d2，流

3、體的密度為，則根據(jù)柏努利方程，在界面1、2處有： 圖31 孔板流量計 （3-1）或 （3-2）由于縮脈處位置隨流速而變化，截面積又難以指導(dǎo)，而孔板孔徑的面積是已知的，因此，用孔板孔徑處流速來替代上式中的，又考慮這種替代帶來的誤差以及實際流體局部阻力造成的能量損失，故需用系數(shù)C加以校正。式（32）改寫為 （3-3）對于不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程可知，代入式（3-3）并整理可得 （3-4） 令 （3-5）則式（3-4）簡化為 （3-6）根據(jù)和即可計算出流體的體積流量： （3-7）或 （3-8）式中：流體的體積流量， m3/s； U形壓差計的讀數(shù)，m； 壓差計中指示液密度，kg/m3； 孔流系數(shù)，

4、無因次；由孔板銳口的形狀、測壓口位置、孔徑與管徑之比和雷諾數(shù)Re所決定，具體數(shù)值由實驗測定。當(dāng)孔徑與管徑之比為一定值時，Re超過某個數(shù)值后，接近于常數(shù)。一般工業(yè)上定型的流量計，就是規(guī)定在為定值的流動條件下使用。值范圍一般為0.6-0.7。孔板流量計安裝時應(yīng)在其上、下游各有一段直管段作為穩(wěn)定段，上游長度至少應(yīng)為10d1，下游為5d2?？装辶髁坑嫎?gòu)造簡單，制造和安裝都很方便，其主要缺點是機械能損失大。由于機械能損失，使下游速度復(fù)原后，壓力不能恢復(fù)到孔板前的值，稱之為永久損失。d0/d1的值越小，永久損失越大。2.2文丘里流量計的校核 孔板流量計的主要缺點時機械能損失很大，為了克服這一缺點，可采用一

5、漸縮漸括管，如圖32所示，當(dāng)流體流過這樣的錐管時，不會出現(xiàn)邊界層分離及漩渦，從而大大降低了機械能損失。這種管稱為文丘里管。文丘里管收縮錐角通常取15°-25°，擴大段錐角要取得小些，一般為5°-7°，使流速改變平緩，因為機械能損失主要發(fā)生在突然擴大處。 圖3-2文丘里流量計文丘里流量計測量原理與孔板完全相同，只不過永久損失要小很多。流速、流量計算仍可用式（36）、（37），式中仍代表最小截面處（稱為文氏喉）的流速。文丘里管的孔流系數(shù)約為0.98-0.99。機械能損失約為 （3-9）文丘里流量計的缺點是加工比孔板復(fù)雜，因而造價高，且安裝時需占去一定管長位置

6、，但其永久損失小，故尤其適用于低壓氣體的輸送。三.實驗裝置與流程實驗裝置 如圖3-3所示。主要部分由循環(huán)水泵、流量計、U型壓差計、溫度計和水槽等組成，實驗主管路為1寸不銹鋼管（內(nèi)徑25mm）。 圖3-3 流量計校核實驗示意圖四.實驗步驟與注意事項1. 熟悉實驗裝置，了解各閥門的位置及作用。2. 對裝置中有關(guān)管道、導(dǎo)壓管、壓差計進行排氣，使倒U形壓差計處于工作狀態(tài)。3. 對應(yīng)每一個閥門開度，用容積法測量流量，同時記下壓差計的讀數(shù)，按由小到大的順序在小流量時測量89個點，大流量時測量56個點。為保證標(biāo)定精度，最好再從大流量到小流量重復(fù)一次，然后取其平均值。4. 測量流量時應(yīng)保證每次測量中，計量桶液位差不小于100mm或測量時間不少于40s。5. 主要計算過程如下：（1）根據(jù)體積法（秒表配合計量筒）算得流量V（m3/h）；（2）根據(jù)，孔板取喉徑d015.347mm，文丘里取喉徑d12.462mm；（3）讀取流量V（由閘閥開度調(diào)節(jié)）對應(yīng)下的壓差計高度差R，根據(jù)和，求得C0值。（4）根據(jù)，求得雷諾數(shù)，其中d取對應(yīng)的d0值。（5）在坐標(biāo)紙上分別繪出孔板流量計和文丘里流量計的Re圖。五.實驗報告1. 將所有原始數(shù)據(jù)及計算結(jié)果列成表格，并附上計算示例。2. 在單對數(shù)坐標(biāo)紙上分別繪出孔板流量計和文丘里流量計的Re圖。3. 討論實驗結(jié)果。六.思考題 1. 孔流系數(shù)與哪些因素有關(guān)？ 2. 孔板、