工程流體力學(xué) 流量計(jì)實(shí)驗(yàn)VIP

中國(guó)石油大學(xué)（華東）流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)日期：成績(jī)：

班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：教師：

同組者：__________

實(shí)驗(yàn)三、流量計(jì)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.掌握孔板、文丘利節(jié)流式流量計(jì)的工作原理及用途。

2.測(cè)量孔板流量計(jì)的流量系數(shù)a,繪制流量計(jì)的校正曲線。

3.了解兩用式壓差計(jì)的結(jié)構(gòu)及工作原理，掌握兩用式壓差計(jì)的使用方法。

二、實(shí)驗(yàn)裝置

本實(shí)驗(yàn)采用管流綜合實(shí)驗(yàn)裝置。管流綜合實(shí)驗(yàn)裝置包括六根實(shí)驗(yàn)管路、電磁流量計(jì)、文

丘利流量計(jì)、孔板流量計(jì)，其結(jié)構(gòu)如圖3-1示。

F1——文丘利流量計(jì)；F2——孔板流量計(jì)；F3—電磁流量:計(jì)；

C量水箱局部阻力實(shí)驗(yàn)管路

圖3-1管流綜合實(shí)驗(yàn)裝置流程圖

三、實(shí)驗(yàn)原理

1.文丘利流量計(jì)。

文丘利流量計(jì)是一種常用的測(cè)量有壓管道流量的裝置，屬壓差式流量計(jì)（見圖1-3-2）。

它包括收縮段，喉道和擴(kuò)散段三部分，安裝在需要測(cè)定流量的管道上。在收縮段進(jìn)口斷面1-1

和喉道斷面2-2上設(shè)測(cè)壓孔，并接上壓差計(jì)，通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)斷面的測(cè)壓管水頭差，可以計(jì)算

管道的理論流量Q,再經(jīng)修正即可得到實(shí)際流量。

2.孔板流量計(jì)

如圖1-3-3所示，在管道上設(shè)置孔板，在流動(dòng)未經(jīng)孔板收縮的上游斷面1-1和經(jīng)孔板收縮

的下游斷面2-2上設(shè)測(cè)壓空孔，并接上壓差計(jì)，通過測(cè)量?jī)蓚€(gè)斷面的測(cè)壓管水頭差可以計(jì)算

管道的理論流最Q,再經(jīng)修正即可得到實(shí)際流鼠?？装辶髯钣?jì)也屬于壓差式流量計(jì)，其特點(diǎn)

是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

圖3-2文丘利流量計(jì)示意圖

3.理論流量

水流從1-1斷面到達(dá)2-2斷面，由于過、水?dāng)嗝娴氖湛s，流速增大，根據(jù)恒定總流能量方

程，若不考慮水頭損失，速度水頭的增加等于測(cè)壓管水頭的減?。磯翰钣?jì)液面高差Vh）,

因此，通過量測(cè)到的Ah建立了兩個(gè)斷面平均流速vl和v2之間的關(guān)系：

AZ,,/Pi、/〃2、a,v.

=(Z|+—)-(z2+—)(l-3-l)

//2g2g

如果假設(shè)動(dòng)能修正系數(shù)%=%=L。，則最終得到的理論流量為:

A,------------

Q理=,也麗:從K同

其中：K二A而

式中A——孔板銳孔斷面面積：

A1與A2---分別為1-1,2-2截面面枳。

4.流量系數(shù)。

（1）流量計(jì)流過實(shí)際液體時(shí)，由于兩斷面測(cè)壓管水頭差中還包括因粘性而造成的水頭

損失，所以流量應(yīng)修正為：

（1-3-3）

其中，0<1.（）,成為流量計(jì)的流量系數(shù)。

（2）流量系數(shù)除反映了粘性的影響外，還包括在推倒理論流量時(shí)將斷面動(dòng)能系數(shù)a1

與a2近似取1.0帶來的誤差。

（3）流量系數(shù)體現(xiàn)了緩變流假設(shè)是否得到了嚴(yán)格的滿足這一因素，對(duì)于文丘利流量計(jì),

下游斷面設(shè)置在喉道，可以說緩變流假設(shè)得到了嚴(yán)格的滿足，而對(duì)于孔板流量計(jì)，因下游的

收縮斷面位置隨著流量而改變，但下游的測(cè)量斷面是固定不變的，所以緩變流假設(shè)往往得不

到嚴(yán)格的滿足。

（4）對(duì)于某確定的流量計(jì)，流量系數(shù)取決與雷諾數(shù)，但當(dāng)雷諾數(shù)較大（流速較高）時(shí),

流量系數(shù)基本不變。

四、實(shí)驗(yàn)要求

1.有關(guān)常數(shù)：實(shí)驗(yàn)裝置編號(hào)：No.3

孔板銳孔直徑：d=2.744x1Q-2m：面積：A=5.911xlO^m2；

系數(shù)：K=2.617x103m23/s

2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理見表3-1。

表3-1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理表

汞-水壓差計(jì)汞柱差水頭差流量

次

A%A/rA/zQKy/Aha

數(shù)

/(10-2m)/(10-2m)

/(10；2m)/(10-2m)

ftlO-m)/U0-2m)/(10-2m)㈱需

128.088.560.5762.3017.0426.0120.655

230.086.056.0705.6Ci16.3725.0260.654

332.584.051.5648.9015.7823.9990.657

434.782.0473595.9815.0423.0000.653

536.580.043.5548.1014.4522.0560.655

637.577.540.0504.0C-13.4721.1510.636

742.574.532.0403.2012.3618.9180.653

845.871.025.2317.5211.0916.7880.660

949.068.019.0239.409.6714.5770.663

1051.066.015.0189.008.6012.9520.664

1153.064.511.5144.907.4711.3410.658

1256.461.04.657.964.967.1720.691

1357.560.02.531.503.575.2880.675

以其中一組數(shù)據(jù)寫出計(jì)算實(shí)例。

以第5組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例：

(1)汞柱差^h'=h2-hi=80.0-36.5=43.5(cm)

(2)水頭差A(yù)/?=12.6XA/z*=12.6X43.5=548.10(cm)

(3)

A，VJ/?=2.617XO.(X)1X36(K)XV548.10X0.01=22.056/(m'/h)

(4)由于。實(shí)=aK訴工

所以a=Q/Ky/Ali.=14.45/22.056=0.655

3.繪制孔板流量計(jì)的校正曲線圖

圖一孔板流量計(jì)校正曲線

流

量8

>H

3

42

4

2

0水頭差

10020030040050060070080090(^h/(io^-2m)

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1.熟悉流管實(shí)驗(yàn)裝置，找出本次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)管路（第4根，第6根實(shí)驗(yàn)管）。

2.先將進(jìn)水閥門VI打開，使實(shí)驗(yàn)管路充滿水，然后打開排氣閥門VI0,排除管內(nèi)的空

氣，待排氣閥有水連續(xù)流出（說明空氣已排盡）時(shí)關(guān)閉閥門VI0。

3.再打開孔板的兩個(gè)球形閥門，檢查汞-水壓差計(jì)左右兩汞柱液面是否在同一水平面上。

若不平，則需排氣調(diào)平；

4.將兩用式壓差計(jì)上部的球形閥關(guān)閉，并把V9完全打開，待水流穩(wěn)定后，接通電磁

流

量計(jì)的電源（接通電磁流量計(jì)前務(wù)必使管路充滿水）記錄電磁流量計(jì)、壓差計(jì)的讀數(shù)；

5.按實(shí)驗(yàn)點(diǎn)分布規(guī)律有計(jì)劃地逐次關(guān)小V9,共量測(cè)12組不同流量及壓差；

6.實(shí)驗(yàn)完畢后，依次關(guān)閉V9、孔板的兩個(gè)球形閥,打開兩用式壓差計(jì)上部的球形閥。

六、注意事項(xiàng)

1.本實(shí)驗(yàn)要求2-3人協(xié)同合作。為了使讀數(shù)的準(zhǔn)確無誤，讀壓差計(jì)、調(diào)節(jié)閥門、測(cè)量

流量的同學(xué)要互相配合；

2.讀取汞-水壓差計(jì)的凸液面；

3.電磁流量計(jì)通電前，務(wù)必保證管路充滿水。

4.不要啟動(dòng)與本實(shí)驗(yàn)中無關(guān)的閥門。

七、問題分析

I.在實(shí)驗(yàn)前，有必要排盡管道和壓差計(jì)中的空氣嗎？為什么？

答：有必要

因?yàn)槿绻艿乐杏锌諝?，問?dǎo)致水流不穩(wěn)定，壓差計(jì)讀數(shù)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大,

結(jié)果不準(zhǔn)確。

2.壓差計(jì)的液面高度差是否表示某兩斷面的測(cè)壓管水頭差？怎樣把汞-水壓差計(jì)的壓差A(yù)//

換算成相應(yīng)的水頭差△/??

答：壓差計(jì)的液面高度差不一定表示某兩斷面的測(cè)壓管水頭差。

水頭差刖=汞-水壓差計(jì)的壓差A(yù)/fx（13.6-1）

3.文丘利流量計(jì)和孔板流量計(jì)的實(shí)際流量與理論流量有什么差別，這種差別是由哪些因素

造成的？

答：理想流量往往大于實(shí)際流量。

造成這種差別的原因：

1兩斷面測(cè)壓管水頭差中還包括因粘性而造成的水頭損失。

2推倒理論流量時(shí)將斷面動(dòng)能系數(shù)aI與a2近似取1.0帶來的誤差。

3對(duì)于文丘利流量計(jì)，下游斷面設(shè)置在喉道，可以說緩交流假設(shè)得到了嚴(yán)格的滿足，而對(duì)于

孔板流量計(jì)，因下游的收縮斷面位置隨著流量而改變，但下游的測(cè)量斷面是固定不變的，所