文丘里流量计实验分析与讨论答案.doc

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μ值将变为多少？
参考答案:
由式得
可见本实验（水为流体）的μ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μ值为0. 976，若的误差为－0. 01cm，那么μ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μ< 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μ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μ< 1，故若使实验的增大，将渐趋向于某一小于1的常数。

另外，根据已有的很多实验资料分析，与也有关，不同的值，可以得到
不同的～关系曲线，文丘里管通常使= 2。

所以实用上，对特定的文丘里管均需
实验率定～的关系，或者查用相同管径比时的经验曲线。

还有实用上较适宜于被测管道中的雷诺数> 2×105，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6～7m。

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1—1和2—2计算断面，立能量方程得
则
即实验中最大流量时，文丘里管喉颈处真空度，而由本实验实测为60. 5cm。

进一步分析可知，若水箱水位高于管轴线4m左右时，实验中文丘里喉颈处的真空度可达7m（参考能量方程实验解答六—4）。