文丘里管实验-陈娟

、实验目的

1、在文丘里管收缩段和扩张段，观察压力水头、速度水头沿程的变化规律，加深对伯 努利方程的理解。

2、 了解文丘里流量计的工作原理。

3、 掌握文丘里管流量系数的测定方法。

、实验原理

1、理想流体伯努利方程的验证

文丘里管是在管路中安装一段断面急速变小， 而后又逐渐恢复原来断面的异径管， 如图

3所示。

在收缩段，由于流体流动断面减小， 因而流速增加，测压管水头连续下降， 喉管处断面

最小，流速最大， 测压管水头因而最低；相反，在渐扩管中流体流动截面逐渐扩大，流速 减小，测压管水头也不断得到恢复。 这些现象都是由于流体流径文丘里管时， 遵守连续性方

程

vA 二Q （常数）

2

—H （常数）

文丘里管实验

理想

总水

头线

J

J

L 2

V i

1

J

2

V ii

2g

r

2g

=

i

—

1

=

H

2

V 4 2g

-

—

—

三

h

i

E

-

h 4

—

h i

.

——

1

L

—

— - - --- -- ---

喉管

和伯努利方程

图3理想流体伯努利方程示意图

2g

以上两个方程表明，无论流体流动过程中断面几何参数如何变化，所有断面上的总水头

H 和流量都保持不变，也就是说流体流动一直遵守着能量守恒和物质守恒这两个基本定

律。 上述现象和规律将在实验中通过 将公式（2）作如下变换，并以下标 管。公式（2）可以写成 11根测压管的液面变化加以验证。为了便于实验分析，现

i 表示测压管序号，例如

i =4表示第四根测压管即喉

h i 2

V |

_ = h

2g

2

2g

、 2 两边同除以V

4 ,并移项得 V 2

2g

公式⑴可以写成 V i A i = V 4 A 4 = V j A

所以 V i 代入公式（3）得 V 4 V j V 4

公式⑶和公式（4）表明，测压管水头变化的相对值，完全决定于流动断面的几何比例， 从而进

一步揭示了断面流速与测压管水头之间的关系。我们根据公式 （4）画出测压管水头相 对变化的理论曲线和实际曲线 （分别为上式右项和左项），通过比较，两者应当是一致的（横 坐标为测压管序号，纵坐标分别为以上两项） 。 2、流量系数的测定 将公式（1）、⑵应用于1、4两断面，可以得到 前式代入后式得 2 曲

+h

h

4

2g

2gm -h 4)

1_(M W1丿

：.d4 '2gh.-h 4

£4

兀

若以流量系数表示阻力损失的影响，上式可以写成实际流量为:

(ml/s)

式中c ――仪器常数，为定值

三、实验步骤

1、 缓缓打开进水阀和针阀，使测压管 1、4的水面差达到最大，并适当调节，观察测压 管水头的变化，理解伯努利方程的含义。

2、 读取各测压管水头刻度，并按测压管编号为序记入表内。

3、 在读取测压管水头的同时，用体积法测量流量，记入表内。

4、 调节进水阀和针阀，改变各测压管读数，并记录各读数和流量。

5、 实验结束后，关闭进水阀门。

3

四、实验报告

1

cm 4cm cm 2.51、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？

计算流量为

2g d 4 4

(cm

25

, s )

1 - d 因此，在实验中，测得流量 般在0.92〜0.99之间。

Q 和测压管水头 h ,、h 4

，即可求得流量系数

J J

2、试应用量纲分析法，阐明文丘里流量计的水力特性。

3、为什么计算流量 Q/与实际流量 Q不相等？