孔板流量計的設計制作與標定

1、實驗六 孔板流量計的設計、制作與標定（20學時）一、實驗目的動手能力是青年學生綜合素質(zhì)的一個重要方面，理科實驗教學內(nèi)容偏重驗證課堂講授的知識，且由于教學時數(shù)的限制，儀器、藥品都已具備，學生自己設計，自己動手的機會相對較少。本實驗從孔板流量計的設計、安裝、標定，到流量計曲線的繪制，都由學生自己處理。通過自己的設計、自己制作并標定，以及數(shù)據(jù)處理寫出使用說明書，動手能力及數(shù)據(jù)處理能力都可以得到鍛煉。此外，盡管我們的教學設施日益齊備，但學生在未來教學或科研工作中自己動手制作一些小設備、小儀器的情況不可避免，該實驗可培養(yǎng)學生自己動手的思維意識，解決實驗中某些儀器設備的困難。當然，自己制作對孔板流量計的測

2、試原理、制作關(guān)鍵都可以加深理解。二、制作原理孔板流量計的測試原理是流體通過孔板的銳孔時，由于孔板的滯流作用，造成流體內(nèi)機械能的相互轉(zhuǎn)換，即靜壓能轉(zhuǎn)化為動能。在孔板前，管道內(nèi)完全充滿流體，且具有穩(wěn)定的邊界層，當流體流過孔板的銳孔后，邊界層發(fā)生分離，主體流體四周被旋渦環(huán)繞，流體直徑縮小，直徑最小處稱為縮脈，然后又逐漸變大。顯然，孔板前后流體內(nèi)發(fā)生了機械能轉(zhuǎn)換。 圖1.標準孔板流量計 圖2.孔板流量計原理示意圖1 測壓環(huán) 2.孔板 3.導管 4.壓差計根據(jù)機械能衡算式，可導出孔板流量計的測量計算公式。如圖2所示，在孔板前導管上取一截面為1-1，在孔板后的縮脈處另取一截面為2-2。在截面1-1，2-2

3、之間進行能量衡算：由于衡算系統(tǒng)內(nèi)沒有軸功，所以 ，又由于管子是水平的，所以Z=0；而且假定流體為不可壓縮的理想流體，則 =0，而因而上式可化簡為 （a）由于縮脈位置因流速而改變，因而難以確定，其截面S2也難于測得，而孔板的銳孔直徑d0和截面積S0則是設計確定的；再則，在設備一旦制成后，測壓管的位置是不能在測量過程中隨意改變的，因此，用孔板銳孔處的流速u0來代替上式中的u2是切實可行的，但需要加以校正，即用系數(shù)C校正流體流速u0與u2之間的差別，同時校正實際流體與理想流體之間的差別，即校正由于實際流體流經(jīng)孔板所造成的能量損失，因此（a）又可寫為 （b）對于不可縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程可得： （2）

4、將此式代入（b）式并整理后可得 （c）令 并將等式兩邊開平方，則得： （3）根據(jù)u0和S0即可算出流體的體積流量： （4）式中（p1-p2）為孔板前后的壓強差，其數(shù)值可由U型壓差計的液柱高度直接測得，即 C0稱為孔板流量計的流量系數(shù)，其數(shù)值取決于孔板流量計的構(gòu)造和雷諾數(shù)，需由實驗測定。三、儀器壓差計、流量計四、實驗步驟1孔板銳孔孔徑的計算。 根據(jù)孔板流量計的測量原理，計算指定測量范圍內(nèi)所需孔板銳孔孔徑的 數(shù)值，及所需壓差計的規(guī)格，寫出計算過程及結(jié)果。交教師審定。2 照計算所得數(shù)據(jù)，精確制作孔板，在鉆床上打出嚴格尺寸的孔，并進一步加工為適 當角度的銳孔，正確粘連在管道中，并將由計算選定的壓差 計連接到兩側(cè)。3 標定PVS的測試裝置中，有水的穩(wěn)壓高位槽、測試管道及流量計、調(diào)節(jié) 閥等，需要自己合理組裝連接，并以使用方便、板面整潔為標準。4 自制的孔板流量計連接在標定用的裝置上，用閥門調(diào)節(jié)不同的流量，用秒表計時，用量筒計量流體體積。至少測十個點，每點最少三次，取最接近的兩點求平均值，以此為準，將數(shù)據(jù)點精確標在雙對數(shù)坐標上，并做出PVS曲線。要求數(shù)字和曲線清晰。五、孔板流量計標定的裝置圖3.孔板流量計標定的裝置示意圖六、實驗數(shù)據(jù)記錄123P（mmHg）VS(ml·s-1)123平均實驗數(shù)據(jù)整理123P（mmHg）VS(ml·s-1)將實驗測定結(jié)