流量计+石工1015+27+张振涛

1 中国石油大学 华东 中国石油大学 华东 流量计流量计 实验报告实验报告 实验日期 实验日期 2012 4 11 成绩 成绩 班级 班级 石工石工 10 15 学号 学号 10131510 姓名 姓名 张振涛张振涛 教师 教师 同组者 同组者 李冰青李冰青 丁耀丁耀 许传斌许传斌 实验三 实验三 流量计实验流量计实验 一 实验目的一 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 2 C 量水箱 V 阀门 K 局部阻力实验管路 图图 1 3 11 3 1 管流综合实验装置流程图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 图图 1 3 21 3 2 文丘利流量计示意图文丘利流量计示意图 图图 1 3 31 3 3 孔板流量计示意图孔板流量计示意图 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 因此 通过量测到的建立了两断面平均流速v1h h 和v2之间的一个关系 22 12221 1 1212 22 ppvv hhhzz gg 3 如果假设动能修正系数 则最终得到理论流量为 12 1 0 22 21 2 A Qg hKh AA AA 理 式中 为孔板锐孔断面面积 2KAg 22 21 1 AA AA A 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 性而 造成的水头损失 流量应修正为 QKh 实 其中 称为流量计的流量系数 1 0 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 近似取为 1 0 带来的误差 1 2 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 雷诺数 但当雷诺数较大 流速较高 时 流量系数基本不变 四 四 实验实验要求要求 1 有关常数 实验装置编号 No 1 孔板锐孔直径 2 744 cm 面积 A 5 914 d 2 cm 系数 261 81 K 2 5 cm s 2 实验数据记录及处理见表 1 3 1 4 次流量汞柱差水头差流量 数h1 cmh2 cmQ m3 h cm cmQ cm3 s 197 42718 1870 4887 0450507797 540 647640153 294 630 217 4964 4811 444858 337457 870 65143667 391 432 816 5958 6738 364068 337114 110 571867739 487 836 515 5451 3646 384316 676656 260 648512829 584 54014 4844 5560 74022 226199 430 648804809 681 243 713 2537 5472 53680 565690 980 646735712 777 647 411 9330 2380 523313 895107 110 648877741 874 151 410 5122 7286 022919 444427 760 659349197 97154 19 0316 9212 942508 333820 450 656553547 106857 37 2110 7134 822002 783039 930 658824381 1165 160 24 914 961 741363 892057 170 662993336 1263 861 53 342 328 98927 781409 40 6665 13 14 15 16 汞 水压差计 cm3 s Kh h h 表表 1 3 11 3 1 实验数据记录及处理表实验数据记录及处理表 3 以其中一组数据写出计算实例 以下均以第一组数据为例 1 100 7 20 8 70 4cm h h 1 h 2 h 2 12 6 887 04cmh h 3 3600s h 10 6 19 76 3600s h 10 6 5050cm3 sQ Q 4 A sqrt 2 g sqrt h 7797 54 cm3 sKh 5 Q 5488 89 8306 85 0 6476 Kh 4 绘制孔板流量计的校正曲线图 五 实验步骤五 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 5 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 七 问题分析问题分析 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 因为管道中的空气排出一部分水 使测得的实际流量不准 而压差计中如果有空气会使压差测量不准 直接影响测量结果 所以有必要排 尽管道和压差计中的空气 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 h h 答 压差计的液面高度差不表示某两断面的测压管水头差 因为汞和水的 重度不同 且水相对于水银的密度不可忽略不计 P P 水银 水 12 gh 水银 水 水 12 6 即可以根据h h h 12 6 将汞水高度差换成水头差 h h 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 由于各种原因如 水在流动过程中有能量损失 两个断面处动能 修正系数也不等于 1 实际中为大于 1 等等 会造成文丘利流量计和孔板流量 计的实际流量都比理论流量小 但是由于结构设计等方面的因素 造成文丘利 流量计和孔板流量计的实际流量与理论流量有差别 具体分析如下 文丘利流 6 量计下游断面设置在吼道 缓变流断面假设得到了严格满足 而孔板流量计 因下游的收缩断面位置随流量而变 但下游的量侧断面位置是固定不变的 所 以缓变流断面的假设得不到严格满足 另外 孔板流量计的对水流的阻力更大 因此孔板流量计实际流量与理论流量相差