石大流量计实验报告

中国石油大学 华东 中国石油大学 华东 工程流体力学工程流体力学 实验报告实验报告 实验日期 实验日期 成绩 成绩 班级 班级 学号 学号 姓名 姓名 教师 教师 同组者 同组者 实验三 实验三 流量计实验流量计实验 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 测量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 1 3 1 示 F1 文丘利流量计 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 三 实验原理 1 文丘利流量计 文丘利流量计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1 3 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 在收缩段进口断面 1 1和喉道断面2 2上设测压孔 并接上压差计 通过测量两个断面的测压管水头差 可以 计算管道的理论流量Q 再经修正即可得到实际流量 2 孔板流量计 如图1 3 3所示 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上设测压空孔 并接上压差计 通过测量两个断面的测压管水头差可以计算 管道的理论流量Q 再经修正即可得到实际流量 孔板流量计也属于压差式流量计 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 即压差计液面高差 h 因此 通过量测到的 h建立了两个断面平均流速v1和v2之间的关系 1 3 1 h 1 h 2 h 1 z 1 p 2 z 2 p g v 2 2 22 g v 2 2 11 如果假设动能修正系数 1 0 则最终得到的理论流量为 1 2 理 Q 12 A A A A A hg 2hK 其中 KgA 2 2 1 2 2 1 A A A A 式中 A 孔板锐孔断面面积 A1与A2 分别为1 1 2 2截面面积 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因粘性而造成的水头 损失 所以流量应修正为 1 3 3 实 QhK 其中 1 0 成为流量计的流量系数 2 流量系数除反映了粘性的影响外 还包括在推倒理论流量时将断面动能系数 1 与 2近似取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 的收缩断面位置随着流量而改变 但下游的测量断面是固定不变的 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 流量系数取决与雷诺数 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 4 孔板锐孔直径 2 744 面积 A 5 914 d 2 10 m 42 10 m 系数 2 618 K 32 5 10 m s 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 汞 水压差计汞柱差水头差流量 次 数 1 h 2 10 m 2 h 2 10 m h 2 10 m h 2 10 m Q 3 m h Kh 121 799 677 9981 5419 5029 5270 660 225 3 96 170 8 892 08 18 64 28 1500 662 329 092 4 63 4798 84 17 74 26 638 0 666 432 9 89 1 56 2 708 12 16 66 25 080 0 664 536 185 6 49 5 623 70 15 70 23 537 0 667 639 6 82 142 5 535 50 14 53 21 810 0 666 743 2 78 635 4 446 04 13 30 19 905 0 668 846 875 1 28 3 356 58 11 94 17 797 0 671 950 0 71 621 6 272 16 10 26 15 548 0 660 1054 168 114 0 176 40 8 41 12 518 0 672 1157 6 64 67 0 88 20 6 01 8 851 0 679 1260 561 51 0 12 60 2 27 3 345 0 679 以其中一组数据写出计算实例 以第 5 组实验数据为例 汞柱差 85 6 36 1 49 5 cm h 2 h 1 h 水头差 12 6 12 6 49 5 623 70 cm h h 2 618 0 001 3600 23 537Kh 3 m h 由于 实 QhK 所以 Q 15 70 23 537 0 667 Kh 3 绘制孔板流量计的校正曲线图 图一 孔板流量计校正曲线 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 01002003004005006007008009001000 水头差h 2 10 m 流量Q 3 m h 系列 1 623 70 0 01 h h 10 2m10 2m 五 实验步骤 1 熟悉流管实验装置 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打开 使实验管路充满水 然后打开排气阀门V 排除管内的 空气 待排气阀有水连续流出 说明空气已排尽 时关闭阀门V 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 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 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 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 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 因为如果管道中有空气 回导致水流不稳定 压差计读数不准确 导致实验 误差增大 结果不准确 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一定表示某两断面的测压管水头差 水头差 汞 水压差计的压差 13 6 1 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 实际中理想流量大于实际流量 造成这种差别的原因 1 两断面测压管水头差中包括因粘性而造成的水头损失 2 推倒理论流量时将断面动能系数 1与 2近似取1 0带来的误差 3 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着流量而改变 但下游的测量断面是固定不变的 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 流量系数取决与雷诺数 但当雷诺数较大 流速较高 时 流量 系数基本不变 八 心得体会 通过这次实验 使我学会了如何使用文丘利流量计和孔板压差计 并且掌握孔板流 量计和文丘利节流量计的工作原理及用途 实验之前观看了实验录像 但感觉效果不是 很好 在见到真实的实验仪器之前 感觉录像中所讲的内容都比较抽象 对整个实验步 骤理解就不是很到位 但到了实验