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流量计实验报告

流量计实验报告
中国石油大学(华东)工程流体力学实验报告
实验日期:成绩:
班级:学号:姓名:教师:李成华
同组者:
实验三、流量计实验
一、实验目的(填空)
1.掌握孔板、文丘利节流式流量计的工作原理及用途;
2.测定孔板流量计的流量系数 ,绘制流量计的校正曲线;
3.了解两用式压差计的结构及工作原理,掌握其使用方法。

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——文丘里流量计;F2——孔板流量计;F3——电磁流量计;C——量水箱;V——阀门;K——局部阻力实验管路
图1-3-1 管流综合实验装置流程图
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v 1和v 2之间的一个关系:
22
1
2
22
111212()()=
22p p v v h h h z z g
g
ααγ
γ
∆=-=+
-+
-
如果假设动能修正系数1
210

α==,则最终得到理论流量为:
Q μ=
=理
式中
2K A g
=,2221
(
)()A A
A A μ=
-,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:
ΔQ h
α=实其中 1.0α<,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动能修正系数1
α、2
α
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:No.02
孔板锐孔直径:d= 2.744 cm;面积:A= 5.914 2
cm;
系数:K= 261.824 2.5
cm/s
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)。

(1)汞柱差:h'∆=
h-1h=87.41-20.00=67.41 m-2
2
(2)水头差:h∆=h'∆×12.6=849.366 m-2
(3)流量(cm3/s):Q=18.65*1000000/3600=5180.55 cm3/s
(4)h∆261.824*m2
849-
⨯=7630.56 cm3/s
366
.
10
(5)流量系数:α=Q/ h∆
4.绘制孔板流量计的校正曲线图
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、测量流量的同学要互相配合;
2.读取汞-水压差计的凸液面;
3.电磁流量计通电前,务必保证管路充满水;4.不要启动与本实验中无关的阀门。

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,会使流量的测量不准确,影响实验结果;若不排尽压差计中的空气,汞柱上下浮动,影响读数致使读出来的汞柱高度
会有误差,会使压差测量不准确,也会影响实验结果。

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:否,因为水相对于水银的密度不可忽略不计。

此高度差只是汞的液面高度
差,没有考虑水柱的影响。

P
1-P
2
=[ρ(水银)-ρ(水)]g h'

h
∆={[ρ(水银)-ρ(水)]/ ρ(水)}×h'
∆=12.6h'
∆,通过此式进行换算。

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:理论流量大于实际流量。

①当实际流体运动时,由于其具有粘性,流体与管壁、流体与流体之间均存在摩擦阻力,有局部损耗,所以实际流体在流动过程中有能量损失,而理论流量是假定流体运动时无能量损耗;②两个断面处动能修正系数也不等于1,实际中为大于1;③在读数时若实验者配合不好,致使测量不准确。

八、心得体会
通过本次实验,掌握了孔板流量计、文丘里流量计的工作原理及用途。

了解了两用式压差计的结构及工作原理,掌握了两用式压差计的使用方法。

熟悉了管流试验装置并学会操作。

这次实验测量仪器体积较大,所以一个人很难完成。

我们四个人分工明确,分别记录流量计读书,调节V9阀门,其余两人记录汞水压差计读数,所以完成的比较迅速。

在这个过程中我也体会到了团结协作的重要性。

同时感谢老师的悉心指导,才顺利完成了实验任务。

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