6 文丘里流量计实验.doc

文丘里流量计实验一、实验目的要求 通过测定流量系数，掌握文丘里流量计量测管道流量的技术和应用气水多管压差计量测压差的技术； 通过实验与量纲分析，了解应用量纲分析与实验结合研究水力学问题的途径，进而掌握文丘里流量计的水力特性。文丘里流量计实验装置图1. 自循环供水器 2. 实验台 3. 可控硅无级调速器 4. 恒压水箱 5. 溢流板 6. 稳水孔板 7. 文丘里实验管段 8. 测压计气阀 9. 测压计 10. 滑尺 11. 多管压差计 二、实验原理根据能量方程式和连续性方程式，可得不计阻力作用时的文氏管过水能力关系式式中：为两断面测压管水头差。由于阻力的存在，实际通过的流量恒小于。今引入一无量纲系数（称为流量系数），对计算所得的流量值进行修正。即另，由水静力学基本方程可得气水多管压差计的为三、实验方法与步骤测记各有关常数。打开电源开关，全关阀12，检核测管液面读数h1h2h3h4是否为，不为时，需查出原因并予以排除。全开调节阀12检查各测管液面是否都处在滑尺读数范围内？否则，按下列步序调节：拧开气阀，将清水注入测管、，待h2h324，打开电源开关充水，待连通管无气泡，渐关阀12，并调开关至h1h228.5，即速拧紧气阀。全开调节阀门，待水流稳定后，读取各测压管的液面读数h1、h2、h3、h4，并用秒表、量筒测定流量。逐次关小调节阀，改变流量次，重复步骤，注意调节阀门应缓慢。把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。如测管内液面波动时，应取时均值。实验结束，需按步骤校核压差计是否回零。四、实验分析与讨论问 题 一.本实验中，影响文丘里管流量系数大小的因素有哪些？哪个因素最敏感？对d2=0.7cm的管道而言，若因加工精度影响，误将（0. 01）cm值取代上述值时，本实验在最大流量下的值将变为多少？参考答案:由式得可见本实验（水为流体）的值大小与、有关。其中、影响最敏感。本实验中若文氏管，通常在切削加工中比测量方便，容易掌握好精度，不易测量准确，从而不可避免的要引起实验误差。例如当最大流量时值为0. 976，若的误差为0. 01cm，那么值将变为1. 006，显然不合理。问 题 二.为什么计算流量与实际流量不相等？参考答案:因为计算流量是在不考虑水头损失情况下，即按理想液体推导的，而实际流体存在粘性必引起阻力损失，从而减小过流能力，Q ，即 1. 0。问 题 三.试证气水多管压差计（图6. 4）有下列关系：参考答案:如图6. 4所述，问 题 四.试应用量纲分析法，阐明文丘里流量计的水力特性。参考答案:运用量纲分析法得到文丘里流量计的流量表达式，然后结合实验成果，便可进一步搞清流量计的量测特性。对于平置文丘里管，影响的因素有：文氏管进口直径，喉径、流体的密度、动力粘滞系数及两个断面间的压强差。根据定理有从中选取三个基本量，分别为：共有6个物理量，有3个基本物理量，可得3个无量纲数，分别为：根据量纲和谐原理，的量纲式为分别有联解得：，则同理将各值代入式（1）得无量纲方程为或写成进而可得流量表达式为（2）式（2）与不计损失时理论推导得到的（3）相似。为计及损失对过流量的影响，实际流量在式（3）中引入流量系数计算，变为（4）比较（2）、（4）两式可知，流量系数与一定有关，又因为式（4）中的函数关系并不一定代表了式（2）中函数所应有的关系，故应通过实验搞清与、的相关性。通过以上分析，明确了对文丘里流量计流量系数的研究途径，只要搞清它与及的关系就行了。由实验所得在紊流过渡区的关系曲线（为常数），可知随的增大而增大，因恒有 2105，使值接近于常数0. 98。流量系数的上述关系，也正反映了文丘里流量计的水力特性。问 题 五.文氏管喉颈处容易产生真空，允许最大真空度为67m。工程中应用文氏管时，应检验其最大真空度是否在允许范围内。据你的实验成果，分析本实验流量计喉颈最大真空值为多少？参考答案：本实验若= 1. 4cm，= 0. 71cm，以管轴线高程为基准面，以水箱液面和喉道断面分别为11和22计算断面，立能量方程得则即实验中最