流量计（中国石油大学流体力学实验报告）

流量计（中国石油大学流体力学实验报告）
中国石油大学（华东）流量计实验报告
实验日期：成绩：
班级：学号：姓名：教师：同组者：
实验三、流量计实验
一、实验目的（填空）
1．掌握、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
3．了解两的结构及工作原理，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——； F2——；F3——
C——； V——； K——
图1-3-1 管流综合实验装置流程图
1
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?h），因此，通过量测到的?h建立了两断面平均流速v1和v2之间的一个关系：
h?h1?h2?(z1?p1
)?(z2?p2
)=2?2v2
2g??1v12
2g
如果假设动能修正系数?1??2?1.0，则最终得到理论流量为：
Q理
2
式中
K?
，A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：
Q实??其中??1.0，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 ?1、?2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：
孔板锐孔直径：d= 2.8106 cm；面积：A= 6.20 cm；系数：K= 274.6 cm
2.5
2
/s
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
3
3．以其中一组数据写出计算实例。

（1）?h??
h1?h2?
96.5?27.8?68.7cm
'
（2）（2）?h=12.6?h?12.6?68.7?865.62cm
1003
（3）Q=19.36??5377cm3/s 2
60
(4) 274.6?.62?8076cm3/s
Q实Q理
Q5377
0.6656
K?h8079
(5) (5)?=
4．绘制孔板流量计的校正曲线图
4
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、测量流量的同学要相互配合；
2．读取汞-水压差计的凸
3．电磁流量计通电前，务必保证管路
4．不要启动与本实验中
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。

如果排不尽管道中的空气，会使测得的流量有误差，会影响实验结果；如果不排尽压差计中的空气，读出的汞柱高度会有误差，也会影响实验结果。

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?h'换算成相应的水头差?h？
答：不是。

因为?h?汞??水??h?水，则?h?'汞??水'?h?12.6?h'，可以通过上式进?水
行换算。

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。

当实际流体运动时，由于实际流体具有粘性，流体与管壁、流体与流体之间均有摩擦阻力，有局部损耗，所以实际流体运动时有能量损失。

而理论流量是假定流体运动时无能量损耗，且动能修正系数取1。

八、心得体会
参加这次流体力学实验，第一次见这么大的实验器材，操作起来是有点困难，需要好几个人的共同配合，一开始由于自己的疏忽，没注意到阀门事先已经被改动，造成实验错误，险些将水银弄出来造成实验事故，这有一次警示了我做实验一定要认真学习，要在事先熟悉试验步骤的情况下在操作实验，同时也教育了我做实验一定要认真，除此之外，此次实验让我学会使用文丘利流量计，以及看到了流体的一些性质，让我们将理论运用到了实际当中。

5。