实验三 自循环文丘里流量计流量测量

实验三 自循环文丘里流量计流量测量
一、实验目的
1、掌握文丘里流量计的原理。

2、学习用文丘里测压差和用体积法测流量的实验技能。

3、对文丘里流量计进行率定。

二、实验原理
文丘里管是有压管道上测量流量的一中常用仪器，全管包括收缩段、喉道及扩散段三部分。

管路上布置五个测压孔，分别于压差板上的测压管相接，在文丘里流量计入口处取1-1断面，在其喉部收缩段取2-2断面，处于该两处面积分别为A 1、A 2，流量计水平放置。

对于文丘里管前断面及喉管处，只要测得该两处流速v ，便可测得流量Q 。

为此， 我们可根据能量方程式和连续性方程式对该两断面立方程求解。

取管轴线为基准， 并且不计阻力作用时，可列方程：
g v p g v p +222
2
221+
+=+γγ001
(1)
2211v A v A Q ==
即
44
22
2
21
1
d v d v ππ=
(2)
由式(1)、(2)可解得
h K p z p z g d d d Q ∆=⎥⎦⎤
⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎪⎭⎫ ⎝
⎛+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=
γγπ22114
1
2222141
(3)
上式中 K —仪器常数
g
d d d K 21414
1
222⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-=π
(4)
h ∆—两断面测压管水头差
由于阻力的存在，，实际通过的流量Q ＇恒小于实验所测得的流量Q 。

引入一个无量纲系数μ = Q ＇/ Q (μ 称为流量系数)，对计算所得流量值进行修正。

在实验中，测得流量Q '和测压管水头差h ∆，即可求得流量系数μ，μ一般在0.92～0.99之间。

本实验利用体积法对实际流量进行测定。

t /∆='V Q
(5)
其中，V 为△t 时间内由管道流入计量水箱内的体积。

12
4
567
321
8
9101112
1234
文丘里流量计实验装置图
图中：1. 自循环供水器 2. 实验台 3.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 12. 实验流量调节阀
三、实验设备
有机玻璃：可以清晰观察到文丘里管的内部结构，该种结构对水流干扰小，能量损失少，流量系数大。

文丘里管：在构造上，要求管径比 d 2/d 1在0.25～0.75之间，通常采用d 2/d 1=0.5；其扩散部分的扩散角α2也不宜太大，一般以5︒～7︒为宜；在布置上，要求文丘里管上游10倍管径d 1，下游6倍管径d 1的距离以内，均不得有其他管件，以免水流产生漩涡而影响其流量系数。

本实验中的文氏管d 1=1.4cm ，d 2=0.71cm 。

量筒：用来测量体积。

四、实验步骤
1. 供水器内加水：加水前，需先把供水器及水箱等擦干净， 水质要求为洁净软
水， 经过滤净化更佳，若水的硬度过大，最好采用蒸馏水。

加水量以使水位
刚接近自循环供水器与回水管接口为宜，并检查供水器是否漏水。

2.排气：开启水泵供水，待水箱溢流后，来回开关实验流量调节阀数次，待实
验管道内无气泡后，关闭调节阀。

检查测压计液面是否水平（此时Q=0），如果不在同一水面上，必须将橡皮管内空气排尽，使两测压管的液面处于水平状态，方能开始试验。

3.开启水泵，进水阀门至最大流量，打开出水阀门，调节使测压计高差达到最
大值，作为第一个实验点，测读并记录测压计内液面读数。

4.用秒表和计量筒测定流量，记下时间△t和体积V。

5.逐渐关小进水阀门，每次减小高差约3-6厘米左右，测读△h，△t和V，如
此共进行4-6次。

6.关闭阀门，检查测压计液面是否在同一水平上，从而检查实验过程中橡皮管
内是否进入空气泡。

7.实验完毕，关闭水泵，完全放水并整理好实验台。

注意事项：
1.实验过程中若测压管液面波动不稳，应对两个液面同时进行读数；
2.每次调节流量应比较缓慢，调节完后，实验过程中不可再动前后阀门。

五、思考：
1.为什么计算流量与实际流量不相等？这种差别是由哪些因素造成的？
2.文丘里流量计能否倾斜安装？为什么？
3.为什么在实验中要反复强调保持水流恒定的重要性？
六、实验报告
1．数据记录
仪器常数：k =
∆曲线图
2．绘制Q实～h
3．实验误差分析。