流量计校核实验报告
一、实验目的
1、熟悉孔板流量计和文氏流量计的构造及工作原理；
2、掌握流量计标定方法之一——称量法；
3、测定孔板流量计和文氏流量计的孔流系数，掌握孔流系数随雷诺数的变化规律；
4、测定孔板流量计和文氏流量计的流量与压差的关系。

二、实验原理
常用的流量计大都按标准规范制造，出厂前厂家需通过实验为用户提供流量曲线：或给出规定的流量计算公式用的流量系数，或将流量读数直接刻在显示仪表上。

如果用户遗失出厂的流量曲线；或被测流体的密度与工厂标定所用流体不同；或流量计经长期使用而磨损；或使用自制的非标准流量计时，都必须对流量计进行标定。

孔板流量计和丘里流量计是应用最广的节流式流量计，本实验就是通过测定节流元件前后的压差及相应的流量来确定流量系数。

（一）孔板流量计
孔板流量计的构造原理如图1-1所示，在管路中装有一块孔板，孔板两侧接出测压管，分别与U 形压差计相连接。

孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。

若管路直径为1d ，孔板锐孔直径为0d ；流体流经孔板后所形成缩脉的直径为2d ；流体密度为ρ。

在截面积I 、II 处，即孔板前导管处和缩脉处的速度和压强分别为1212u u p p ，与，，根据柏努利方程可得：
222112
2u u p p ρ
--=
（1） 或
= （2）
由于缩脉位置因流速而变，截面积2S 又难于知道，而孔板孔径的面积0S 是已知的，测压器的位置在设置一旦制成后也是不变的。

因此，用孔板孔径处流速0u 来代替式（2）中的
2u ；又考虑到实际流体因局部阻力所造成的能量损失，故需用系数C 加以校正。

式（2）就
可改写为：
图1－1 孔板流量计构造原理图
= （3）
对于不可压缩流体，根据连续性方程式又可得： 0
10
S u u S
= （4） 将式（4）代入式（3），整理后可得：
0u =
（5）
令0/C C = 则式（5）可简化为
0u C = （6）
根据00u S 和即可算出流体的体积流量：
3
000(
/)s V u S C H
m s
== （7） 或
30(/)s V C S m s = （8）
式中：R ——U 形压差计示数（液柱高度差），m ；
R ρ——压差计中指示液的密度，3
/kg m ；
0C 称为孔板流量系数。

它由孔板锐孔的形状、测压
口位置、孔径与管径比
1
d d 和雷诺准数R
e 所决定。

具体数值由实验测定。

当孔板的
1
d d 一定后，R
e 数超过某个数值后，0C 就接近于定值。

一般工业上定型的流量计，就是规定在0C 为定值的流动条件下使用。

（二）文丘里流量计 孔板流量计装置简单，但其主要缺点是阻力损失大。

文丘里流量计针对孔板流量计的问题，使流量计的管径逐渐缩小，然后逐渐扩大，以减少涡流损失，其构造如图1-2所示。

扩大管与收缩管接合处，即管截面积为最小处，称为文氏管喉。

管喉处流速应为：
0V u C = （9）
图1－2 文丘里流量计构造原理图
或
0V
u C = （10）
根据0u 和管喉截面积V S ，可得流体的体积流量：
s V V
V C S = (11)
式中V C 称为文丘里流量计的流量系数，其数值随雷诺数而改变。

流量系数的具体数值亦由实验测定。

在湍流情况下，当喉径与管径比
0111
~42
V d d =时,C 约为0.98。

三、实验装置与流程
实验装置中，所采用的流量计都是自行制做的。

装置中各有关尺寸如下： （1）孔板流量计锐孔直径0 6.86d mm = （2）文氏流量计喉部直径 6.8V d mm =
（3）实验系统管道全部为内径17mm 的白铁管； （4）称量罐为￠260×410mm
（5）指示液密度：3
13600/H g kg m ρ=
四、实验步骤及注意事项
1、实验前的准备工作
(1) 检查装置上各部件是否齐全、完好。

熟悉装置上的各个设备、仪表和部件的作用及使用方法。

(2) 向储水桶内加水，到浮标所定位的水面。

图1－3 流量计实验流程示意图
1－进口阀 2－孔板流量计 3－文氏流量计 4－出口阀
5－称量罐 6－放空阀 7－U 型管压差计
(3) 调节电子秤水平，打开开关，将电子秤预热15分钟左右。

(4) 关闭装置上的各个阀门，全开泵出口旁路阀。

2、实验操作
(1) 启动水泵，打开回水阀，使管线中水能回储水桶，循环运行。

(2) 打开U型管压差计上排气（水）阀和管路系统排气阀，缓慢打开转子流量计出阀门，同时关小泵出口旁路阀，流量调至最大，待管路上见不到气泡，关闭相应排气阀。

(3) 流量调至零，观察U型管压差计压差读数是否为零，若为零则转入测试阶段；若不为零，则重新排气，即重复以上（2）操作。

(4) 调节转子流量计流量，由小到大（或反之），每调节一个流量，维持读数稳定约10分钟，称量，记时，并读取孔板和文丘里流量计的压差值及水温。

依次测取8～10组数据。

称量顺序：每次称量前将电子秤置零，全开进计量桶的阀门，关闭回水阀，按下秒表开始记时，待称量桶盛水16kg左右时，读取时间，并记录。

将称量桶内的水排净。

再测另一组数据。

可在等待排水的时间内调节下一个流量并维持稳定。

(5) 实验完毕，关闭流量计处阀门，全开泵旁路阀，停泵，一切复原。

3、注意事项
要特别注意安全用汞。

实验前后和实测中切勿碰撞玻璃管，避免操作中跑汞。

实验终了或实验前必须全开原出口旁路，实验中流量计阀要缓慢开、闭。

五、实验报告要求
1、将所有原始数据及计算结果列成表格，并取其中一组列出计算过程；
2、在合适的坐标系上绘出流量与测量压差之间的关系曲线（即流量标定曲线）、流量系数与雷诺数的关系曲线；
3、计算孔板和文氏流量计的孔流系数；
4、讨论实验结果。

六、思考题
1、为什么实验前应排除管路及导压管中积存的空气？如何排除？
2、什么情况下的流量计需要标定？本实验是用哪一种方法进行标定的？
3、实验中需要测定哪些数据？影响实验结果准确度的因素有哪些？
4、流量计的流量系数与哪些因素有关？
七、附录
计算公式： 称量流量： m 3/s 孔板压差：
文丘里压差：
孔板流量系数：
2
5220
10696.300686.04
4
m
d S -⨯⨯=⨯=＝ππ
文丘里流量系数：
2
5
2200106317.30068.04
4
m d S -⨯⨯=
⨯=
＝π
π
流速：u=Vs/A=4Vs/（π×0.0172） m/s 雷诺数 Re=d i u ρ/μ
水
＝流体密度称量时间称量重量称量ρ⨯⨯=t 18
)(V s
Pa R p 81.9⨯⨯∆=∆（ρ汞－ρ水）孔板孔板
Pa R p 81.9⨯⨯∆=∆（ρ汞－ρ水）文氏
文氏
水
孔板
ρp
V
C s ∆=2S 0
水
文丘里
ρp
V C s
∆=2S 0。