化工原理实验

流量计的种类很多，本实验是研究差压式（速度式）流量计的校正，这类差压式流量计是用测定流体的压差来确定流体流量（或流速）常用的有孔板流量计、文丘里流量计和毕托管等。实验装置用孔板流量计如同2。a）所示，是在管道法兰向装有一中心开孔的不诱钢板。

孔板流量计的缺点是阻力损失大，流体流过孔板流量计，由于流体与孔板有摩擦，流道突然收缩和扩大，形成涡流产生阻力，使部分压力损失，因此流体流过流量计后压力不能完全恢复，这种损失称为永久压力损失(局部阻力损失)。流量计的永久压力损失可以用实验方法测出。如下图所示，实验中测定３、４两个截面的压力差，即为永久压力损失。对孔板流量计，测定孔板前为d１的地方和孔板后６d１的地方两个截面压差

工厂生产的流量计大都是按标准规范生产的。出厂时一般都在标准技术状况下(101325Pa，20℃)以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，然而在使用时，往往由于所处温度、压强、介质的性质同标定时不同，因此为了测定准确和使用方便，应在现场进行流量计的校正。即使已校正过的流量计，由于在长时间使用中被磨损较大时，也需要再一次校正。

量体法和称重法都是以通过一定时间间隔内排出的流体体积或质量的测量来实现的

《化工原理实验指导》李发永

流量计原理

工厂生产的流量计，大都是按标准规范制造的。流量计出厂前要经过校核，并作出流量曲线，或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，或将流量系数直接刻在显示仪表刻度盘上供用户使用。

如果用户丢失原厂的流量曲线图；或者流量计经长期使用，由于磨损造成较大的计量误差；或者用户自行制造非标准形式的流量计；或者被测量流体与标定的流体成分或状态不同，则必须对流量计进行校核（或称为标定）。也就是用实验的方法测定流量计的指示值与实际流量的关系，作出流量曲线或确定流量的计算公式。因此，流量计的校核在生产、科研中都具有很重要的实际意义。

Φ16×2.5

Ф：是表示外径 DN：公称直径（近似内径）

“Φ”标识普通圆钢管的直径，或管材的外径乘以壁厚，如：Φ25×3标识外径25mm，壁厚为3mm的管材；

以孔板流量计为例进行说明，文丘里流量计的原理与此完全一样，只是流量系数不同。

当流体流过孔板的孔口时，流体发生收缩，形成“缩脉”，此处截面最小，流速最大，引起静压力的下降。孔板流量计的工作原理就是利用这种压力的变化来测量流体的流量（或流速）的。根据柏努利方程，不计阻力损失，在孔板上游截面和缩脉处截面

孔板流量计的流量系数c0由实验测定，它是雷诺数Re1（由管径为基准的计算式为Re1=d1u1ρ/μ）和d0/d1（孔径与管径之比）的函数。当孔径比一定时，随Re1的增加，c0下降的，当Re1大到一定值后，c0变为常数。当雷诺准数Re1一定时，随着孔径比(d0/d1）的增大，c0是增大的。在设计和选用孔板流量计时应使c0处于常数区。

当流体流过孔板流量计或文丘里流量计时，由于突然收缩和扩大，形成涡流，产生阻力，损失部分能量，使压力下降，因此流体流过流量计后压力不能完全恢复，这种损失称为永久压力损失，可用实验方法测出。实验中测量流量计前后等径管路两截面的压力差，即为永久压力损失。为保证测量结果的准确性，应消除涡流等因素的影响，对孔板流量计。两测压口应选在孔板前1d(1倍管径长度）和孔板后6d(6倍管径长度）的2个截面处。对文丘里流量计，两测压口应选在距离入口和扩散管出口各为1d（一倍管径长度）地方的2个截面处。d为管道内径。2个截面的压力差为：

ΔP永=P1-P2

永久压力损失ΔP永，可以用U形管压差计测定。常将它表示为流量计测量压差的一个百分比，即：

η=ΔP永/ΔP测η与孔板孔径（或文丘里管喉径）d0和管道直径d的比值有关。d 0/d愈小则永久压力损失愈大。

伯努利目的

观察流体在管道中流动时能量的相互转化现象，加深对柏努利方程的理解。

原理

流体在流动时，具有3种机械能：位能、静压能和动能，这3种机械能是可以相互转化的。在没有摩擦损失的自流管路中，任意两截面处的机械能总和是相等的。在有摩擦损失的自流管路中，任意两截面处的总机械能之差为摩擦损失。

2．对理想流体，在系统中任一截面处，尽管三种机械能彼此不一定相等，但这三种机械能的总和是不变的。对于实际流体，由于在内摩擦，流体在流动过程中总有一部分机械能随摩擦转化为热能而损耗了，故对于实际流体，任意两截面上的机械能的总和并不相等，两者的差值即为能量损失。

3流体流经管路某截面处的各种机械能大小均可以用测压管中的一段液柱高度来表示，在流体力学中，用以表示各种机械能大小的流体柱高度称之为“压

头’。分别称为位压头、动压头、静压头、损失压头。

机械能可用测压管中液柱的高度来表示。当测压管口平行于流动方向时，液柱的高度表示静压能；当测压管口正对流体流动方向时，液柱的高度表示动能与静压能之和，两者之差就是动能。

实验中通过测定流体在不同管径、不同位置测压管中液面高度，反映出摩擦损失的存在及动能、静压能之间的相互转化。

装置

演示实验装置及流程如图所示。实验装置由透明玻璃管道、离心泵及数个测压管组成，工作介质为水。

雷诺目的

观察流体在圆形直管中的流动状态，加深对不同流动状态的理解。

原理

经过大量的实验观察，1880年雷诺（）发现流体在管道中流动时具有不同的

流动状态。当流体的流速较低时，流体质点（微团）只沿管轴向流动，互不混合，称为层流（或滞流）；当流体的流速较高时，流体质点不仅沿管轴向流动而且还有径向流动，即流体质点在管轴向流动的同时，还作复杂的不规则运动，相互混合碰撞，称为湍流（或紊流）；介于层流和湍流之间的流动称为过渡流。各种流体流动状态如图所示。

装置

演示装置如图所示。流体流动状态演示仪主要由贮水槽、有色液体贮瓶及水平圆形直管组成。

水自贮水槽进入水平圆形直管，由管道的出口阀控制流量的大小。红墨水自贮瓶引出注入水管道中心轴线处。当调节阀门使管道中的流量从小到大变化时，会出现红墨水在管道中呈现出如图所示的3种状态。

3．启动水泵。(注意在泵出口阀关阀的情况下，泵转动不可过久，以防其发热损坏)。 4．系统排气