流量计实验

中国石油大学（华东）工程流体力学实验报告

实验日期：2015.10.28成绩：

班级：能动1404学号：1406030428姓名：曲鹏教师：张洋洋

同组者：刘文康陈琳彭翔

实验三、流量计实验

一、实验目的（填空）

1．掌握孔板、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 ，绘制流量计的校正曲线；

3．了解两用式压差计的结构及工作原理，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——文丘利流量；F2——孔板流量计；F3——电磁流量计；

C——量水箱；V——阀门；K——局部阻力实验管路

图1-3-1 管流综合实验装置流程图

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 测压管水头差 ，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v 1和v 2之间的一个关系：

22

1

2

22111212()()=

22p p v v h h h z z g

g

ααγ

γ

∆=-=+

-+

-

如果假设动能修正系数1210.αα==，则最终得到理论流量为：

Q μ=

=理

式中

K =

μ=

，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 粘性切应力

造成的水头损失，流量应修正为：

Q α=实其中 1.0α<，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 1α、2α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：No. 6

孔板锐孔直径：d = 2.744 cm ；面积：A = 5.911 2

cm ； 系数：K = 261.6 2.5

cm

/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．以其中一组数据写出计算实例（包含公式、数据及结果）。 （1） 汞柱差：h '∆=h1-h2=76.9-27.5=49.4 cm

（2） 水头差：h ∆=Δh'*12.6=622.44 cm

（3） 流量（cm 3/s ）：Q =Q ’*1000000/3600=17.1*1000000/3600=4750 cm3/s （4） π*D^2/4*(2g)^0.5*(Δh)^0.5

=3.14*2.744^2/4*(2*980)^0.5*(622.44)^0.5=6528.518cm3/s

（5）流量系数：α=Q/(

4．绘制孔板流量计的校正曲线图

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、测量流量的同学要互相配合共同完成实验；

2．读取汞-水压差计的凸液面；

3．电磁流量计通电前，务必保证管路充满水；

4．不要启动与本实验中无关的阀门。

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？

有必要。管道中的空气会使水流不稳定，压差计、电磁流量计读数不准确，增大实验误差。