中南大学
仪器与自动检测实验报告
冶金科学与工程院系冶金专业班级
姓名学号同组者同班同学
实验日期2013 年 4 月 08 日指导教师
实验名称：流量计性能测试实验
一、实验目的
1．掌握流量计性能测试的一般实验方法；
2．了解倒U型压差计的使用方法；
3．应用体积法，测定孔板流量计、文丘里流量计的标定曲线;
4．验证孔板流量计、文丘里流量计的孔流系数C0与雷诺数Re的关系曲线。

二、实验原理
流体流过孔板流量计或文丘里流量计时，都会产生一定的压差，而这个压差与流体流过的流速存在着一定的关系。

1．孔板流量计或文丘里流量计的标定
流体在管内的流量可用体积法测量：
V= a·∆h /τ(1)
式中：V——管内流体的流量，L/s；
a——体积系数，即计量筒内水位每增加1cm所增加的水的体积，本实验中a=0.6154 L/cm；
∆h ——计量筒液位上升高度，∆h = h1- h0，cm ； h1——计量筒内水位的初始读数，cm ； h0——计量筒内水位的终了读数，cm ； τ ——与∆h 相对应的计量时间，s 。

测出与V 相对应的孔板流量计（或文丘里流量计）的压差读数R ，即可在直角坐标纸上标绘出对应流量计的V ～R 标定曲线。

其中， R ——孔板流量计（或文丘里流量计）的压差读数，cm 。

2．孔流系数C0与雷诺数Re 关系测定
流体在管内的流量和被测流量计的压差R 存在如下的关系：
3
00102⨯∆⋅
⋅=ρ
P
C A V (2)
其中，2
10-⨯⋅⋅=∆g R P ρ （3）
2
00102⨯⋅=
Rg A V C (4)
式中：
A0——孔板流量计的孔径（或文丘里流量计喉径）的截面积，m2，本实验中孔板孔d0=17.786mm ，文丘里流量计喉径d0=19.0mm ；
C0——孔板流量计（或文丘里流量计）的孔流系数； g ——重力加速度，g=9.807m/s2。

又知
μρ
du =
Re （5）
式中： Re ——雷诺数；
d ——水管的内径，m ，本实验中d =0.0238m ；
ρ—— 流体的密度，kg/m3； μ—— 流体的粘度，Pa ·s 。

u ——水管内流体流速，m/s,
其中
u =2
.4d V π （6）
根据实验所测到的R 和V 值，再根据流体温度t 查取ρ、μ值，即可算出一系列的C0～Re 值，将这些计算结果标绘在单对数坐标纸上（Re 取对数坐标），便可得到孔板流量计（或文丘里流量计）C0～Re 关系曲线。

三、仪器及装置
实验装置如图1所示，由水箱、管道泵、孔板流量计、文丘里流量计、倒U 型管压差计、流向转换器、计量筒、各种阀门和不锈钢进、出水管道等组成。

1－水箱； 2－切断阀； 3－管道泵； 4－切换阀； 5－切换阀； 6－文丘里流量计； 7－孔板流量计； 8、9－倒U 型管压差计； 10－流量调节阀； 11－流向转换器；12－计量筒； 13－放水阀； A1、B1、A2、B2—倒U 型管切断阀； C1、C2－倒U 型管平衡阀 ； D1、D2－倒U 型管排气阀
图1 流量计性能测试实验装置流程示意图
水从水箱1由管道泵3输送至管路，分别流经文丘里流量计6、孔板流量计7所在测试管路和流量调节阀10后，通过流向转换器11到达计量筒12进行计量，然后返回水箱，循环使用。

实验测试管路有二段并联的水平管组成,自上而下分别用于孔板流量计和文丘里流量计的性能测试。

在每段测试管路的进口上，分别装有切换阀，用于选择不同的实验测试内容。

管路内流量由计量筒12和秒表配合进行测量，并由出口流量调节阀11调节流量，流体流过孔板流量计和文丘里流量计的压差可分别用与各流量计相连的倒U型管压差计9和8测量，流体的温度可用温度计直接测量。

四、实验步骤
1．全开实验装置主管道上所有阀门（阀2、阀4、阀5和阀10），全关倒U型差压计上的阀门，将流向转换器的出口转向排水侧，开启管道泵。

2．孔板流量计的标定：
2.1开启管道泵约5分钟后，关闭阀4、阀10，打开与孔板流量计相连的倒U型差压计9上的阀门A2、B2和D2（当A2、B2和D2的手柄处于水平位置时，阀处于关的位置；当A2、B2和D2的手柄处于垂直位置时，阀处于开的位置，另一U型差压计上的阀门A1、B1和D1的开关位置也是如此。

），对倒U型差压计9进行排气操作。

2.2在倒U型差压计的玻璃管上看不到上升的气泡后，先关闭阀门A2、B2，再将阀门C2的手柄箭头旋向左边，将倒U型差压计的其中一根玻璃管内的水放到约5～10cm高度，然后将阀门C2的手柄箭头旋向右边，将倒U型差压计的另一根玻璃管内的水放到约5～10cm高度，最后关闭C2阀（即将C2阀的手柄箭头旋到垂直位置），关闭D2阀，打开A2、B2阀，至此倒U型差压计的排气操作工作即算完成。

2.3缓慢打开流量调节阀10，这时U型差压计9的差压读数也同步慢慢增大，当差压计的读数接近65～70cm时，停止调节流量调节阀10。

2.4关闭阀13，记下计量筒内水位的初始读数，并将秒表清零，在将流向转换器的出口转向计量筒的计量侧的同时按下秒表开始记时，当计量筒内的水位高到离顶部还有约5cm时，迅速将流向转换器的出口转向排水侧，同时按下秒表停止记时，读下秒表上的测量时间，待计量筒内水位稳定后（一般要求波动小于0.1cm），读下计量筒内水位的终了读数，随后打开阀13，将计量筒内的水放完，在计量筒放水的同时，双手同时关闭倒U型差压计上阀A2、B2，读取倒U型差压计上读数R，当计量筒内的水放到合适的高度（桶内一般留1cm左右高度的水位）时，关闭阀13。

2.5本实验一般测定6～10个实验点，考虑到测量精度要求，最小倒U型差压计的读数R要求在2cm以上，根据R的最大读数和最小读数以及要测的实验数据组数，确定每个实验测试点的R大小，然后通过减小流量调节阀开度的方法，将R调到所需的值，接着重复操作步骤2.4，直到测完所需要测定的6～10组实验数据，最后用温度计测出水箱里的水温。

3 文丘里流量计的标定
3.1 打开阀4，关闭阀5、阀10，打开与文丘里流量计相连的倒U型差压计8上的阀门A1、B1和D1，对倒U型差压计8进行排气操作。

3.2在倒U型差压计的玻璃管上看不到上升的气泡后，先关闭阀门A1、B1，再将阀门C1的手柄箭头旋向左边，将倒U型差压计的其中一根玻璃管内的水放到约5～10cm高度，然后将阀门C1的手柄箭头旋向右边，将倒U型差压计的另一根玻璃管内的水放到约5～10cm高度，最后关闭C1阀（即将C1阀的手柄箭头旋到垂直位置），关闭D1阀，打开A1、B1阀，至此倒U型差压计的排气操作工作即算完成。

3.3缓慢打开流量调节阀10，这时U型差压计8的差压读数也同步慢慢增大，当差压计的读数接近65～70cm时，停止调节流量调节阀10。

3.4关闭阀13，参照2.4和2.5进行实验。

相应曲线见图4和图5。

图4 文丘里流量计标定曲线
图5 文丘里流量计C0～Re关系曲线
水温20℃
孔板流量计
序号
计量筒高度差 h /cmH2O 计量时间τ/s 差压计压差R/cmH2O
1 4 9.4 5
2 11 16.7 12
3 18 21.2 20
4 23 24.7 24
5 25 25.8 26
6 2
7 26.9 28
7 29 28.3 29
8 29 27.8 30
9 30 28.4 31
10 31 28.8 32
五、结果与讨论
(一)通过本次试验，我们学到了以下几点
1.掌握流量计性能测试的一般实验方法；
2.了解倒U型压差计的使用方法；
3.应用体积法，测定孔板流量计、文丘里流量计的标定曲线
(二)在本次实验中，应该注意：
1.每个实验项目测试前都应对倒U型差压计进行排气；
2.测量压差时，C1或C2阀应始终处于关闭状态。

(三)问题思考
1.如果不用体积法还可以用什么方法来校正流量计？
答：可以用静态称重法，动态称重法或者标准表法来校正流量计。

2.倒U型管压差计应如何进行排气？
答：打开排气夹，因为排气夹的作用就是隔绝与外界压强的连通，才能使得在U形管内形成压强差。