流量计+石工1114+36+刘美华.doc

中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告
实验日期： 2013.4.25 成绩：
班级： 石工1114 学号： 11015201 姓名： 刘美华 教师： 李成华
同组者： 李丽欣 朱光辉 孙艺

实验三、流量计实验
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
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
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
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v1和v2之间的一个关系：

如果假设动能修正系数，则最终得到理论流量为：

式中 ，，为孔板锐孔断面面积。
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了因 粘性 造成的水头损失，流量应修正为：

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。
（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，流量系数取决于流动的 雷诺系数 ，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. 8
孔板锐孔直径：= 2.8106 cm；面积：A= 6.201 ；
系数：= 274.5
2．实验数据记录及处理见表1-3-1
表1-3-1 实验数据记录及处理表
次
数
汞-水压差计
流量
汞柱差
水头差
流量

/cm3/s

h1/cm
h2/cm
Q/m3/h
/cm
/cm
Q/cm3/s
1
23.1
87.3
18.98
64.2
808.92
5272.22
7807.20
0.6753
2
26.2
84.2
18.00
58.0
730.80
5000.00
7420.64
0.6738
3
29.2
81.2
17.12
52.0
655.20
4755.56
7026.34
0.6768
4
32.3
78.1
16.05
45.8
577.08
4458.33
6594.17
0.6761
5
35.4
75.1
14.94
39.7
500.22
4150.00
6139.36
0.6760
6
37.8
72.5
14.00
34.7
437.22
3888.89
5739.74
0.6775
7
40.4
70.3
12.99
29.9
376.74
3608.33
5327.99
0.6772
8
43.3
67.3
11.62
24.0
302.40
3227.78
4773.46
0.6762
9
46.1
64.6
10.21
18.5
233.10
2836.11
4190.96
0.6767
10
48.6
62.2
8.74
13.6
171.36
2427.78
3593.33
0.6756
11
51.2
59.5
6.82
8.3
104.58
1894.44
2807.16
0.6749
12
54
56.8
3.88
2.8
35.28
1077.78
1630.45
0.6610
13

14

15

16

3．以其中一组数据写出计算实例。
以第一组数据为例：
（1）汞柱差： h2-h1=87.3-23.1=64.2cm

（2）水头差：=(13.6-1)*△h’=（13.6-1）×64.2=808.92cm

（3）流量（cm3/s）：=18.98*106/3600=5272.22 cm3/s

（4） =274.5* =7807.20cm3/s

(5)流量系数：===0.6753

4．绘制孔板流量计的校正曲线图

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
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。若管道中的空气没有排尽，那么这会影响电磁流量计的读数；若压差计中的空气没有排尽，压差计的读数也会不准确，这会造成实验误差，影响实验结果。
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：压差计的液面高度差不一定表示某两端面的测压管水头差，因为压差计的液面高度差显示的是汞柱的液面高度差，水头差=(13.6-1)=12.6。
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：理论流量大于实际流量。因为实际流体有粘性，在流动过程中会受到阻力的影响，有能量损失，而理论流量的流体是理想流体，不考虑能量损失；并且理论流量将断面动能系数α1与α2近似取1.0带来的误差
八、心得体会
通过流量计实验，我掌握了孔板流量计的工作原理及用途。通过计算原始数据，可以得出流量计的流量系数，此在工程中便可直接应用于实践，由此可看出流量计的作用。实验过程中是用两用式压差计来记录汞柱差及水头差的，通过实验，我掌握了使用两用式压差计的方法，并加深了对其原理的认识。此次实验注意事项颇多，需要我们既细心又耐心，而且需要我们小组合作来共同完成。在此深深的感谢老师的悉心指导。

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