实验三流量计实验+石工.doc

中国石油大学（华东） 流体力学 实验报告实验日期： 2011-5-31 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 实验三、流量计实验一、实验目的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，掌握两用式压差计的使用方法。二、实验装置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3-1示。F1 文丘利节流式流量计 ； 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3-1 管流综合实验装置流程图三、实验原理1文丘利流量计。文丘利管是一种常用的测量有压管道流量的装置，属压差式流量计（见图2）。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。再收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，并接上压差计，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，再经过修正即得到实际流量。2孔板流量计。如图3所示，在管道上设置孔板，在流量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，并接上压差计，通过测量两个断面的压差管水头差，可以计算管道的理论流量Q，再经过修正即得到实际流量。孔板流量计也属压差式流量计，其特点是结构简单。图2 文丘利流量计示意图 图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，总不考虑水头损失，速度水头的增加等于测压管水头的减小（即压差计液面高差），因此，通过测量到的建立两个断面平均流速和之间的关系： (1)如果假设动能修正系数，则最终得到理论流量为： (2)其中：式中 A孔板锐孔断面面积； A1，A2分别为1-1，2-2截面的面积。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因粘性而造成的水头损失，所以流量应修正为： (3)其中，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，还包括在推导理论流量时将断面动能修正系数近似取为1.0带来的误差。（3）流量系数体现了缓变流假设是否得到了严格的满足这一因素。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，但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，流量系数取决于雷诺数，但当雷诺数较大（流速较高）时流量计系数基本不变。四、实验要求1有关常数： 实验装置编号：No. 5 孔板锐孔直径：= 2.744 ；面积：A= 5.914 ；系数：= 26.181 2实验数据记录及处理见表3-1。表3-1 实验数据记录及处理表次数汞-水压差计汞柱差水头差流量190.027.562.5787.517.50734.700.023819287.030.057.0718.216.78701.630.023916383.532.051.5648.915.70666.920.023541482.036.046.0579.614.87630.300.023592578.538.040.5510.313.96591.420.023604675.540.535.0441.013.10549.800.023827773.043.529.5371.711.93504.760.023635870.246.224.0302.410.77455.280.023656967.549.018.5233.19.23399.720.0230911064.551.513.0163.88.10335.080.0241731161.754.27.594.56.10254.510.0239681259.556.82.734.03.44152.660.022534数据处理过程，以第一组数据为例：=-=90.0-27.5=62.5=（）=12.662.5=787.5=26.181=734.70=17.50/734.70=0.023813绘制孔板流量计的校正曲线图五、实验步骤1、熟悉管流实验装置，找出本次实验的实验管路（第4根、第6根实验管）。2、先将进水阀门V1完全打开，使实验管路充满水，然后打开排气阀V10，排除管内的空气，待排气阀有水连续流出（说明空气已经排尽）时关闭阀V10。3、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。若不在同一水平面上，则需排气调平，4、将两用式压差计上部的球形阀关闭，并把阀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。5、按实验点分布规律有计划地逐次关小阀V9，共测量12组不同的流量及压差。6、实验完毕后，依次关闭阀V9、孔板的两个球形阀，打开两用式压差计上部的球形阀。六、注意事项1、本实验要求2-3人协同合作，共同完成。为了使读数准确无误，读压差计、调节阀门及测量流量的同学要互相配合。2、读数时读取汞-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：有必要排尽管道中的空气，因为空气的存在会影响流态进而影响压差。没必要排尽压差计中的空气，只要调好在无流量时液面平齐就行。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-水压差计的压差换算成相应的水头差？答：不是。因为汞-水压差计的汞柱对应这一个相同高度的水柱。=（）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