水力学实验报告(文丘里流量计及孔板流量计率定实验)

次。用体积法测量流量。 注意事项 1. 改变流量时，需待开关改变后，水流稳定（至少 3～5 分钟），方可记录。
五、 计算结果（表，曲线图）
测次
流量（cm3/s)
∆������文（cm） ∆������孔（cm）
Q 文理 （cm3/s)
1
15.60
0.20
0.30
16.18
Q 孔理 （cm3/s)
19.82
文丘里流量计∆������—Q 关系曲线图
六、
孔板流量计管∆h—Q 关系曲线图
对实验结果的分析及结论
实验测得文丘里流量计流量系数μ文=0.90，孔板流量计流量系数μ孔=0.71。
误差分析：
（1） 管道中可能有一些未彻底排净的气体，对水流造成影响。
（2） 转动阀门后，应待水流稳定后才可测量，不适当的时机测量可能会导致误差。
其中： 对于文丘里流量计：
Q理 = K√∆������
K
=
������ 4
������Baidu Nhomakorabea������2 √������4−������4
√2g
∆������ = (������1 + ������������1) − (������2 + ������������2)
∆������ = ������1 − ������2
二、 实验原理和装置 文丘里流量计是在管道中常用的流量计，它包括收缩段、喉管、扩散段 3 个部分。由于喉
管过水断面的收缩，该断面水流动能加大，势能减小，造成收缩段前后断面压强不同而产生势
能差。此势能差可由压差计测得。
孔板流量计原理与文丘里流量计相同，根据能量方程以及等压面原理可得出不计阻力作用
时的文丘里流量计（孔板流量计）的流量计算公式：
44.32
57.22
0.86
0.67
4
57.50
2.90
5.50
61.62
84.87
0.93
0.68
5
76.39
5.20
9.60
82.52
112.12
0.93
0.68
6
53.61
2.50
4.50
57.22
76.76
0.94
0.70
7
40.12
1.40
2.60
42.82
58.35
0.94
0.69
8
30.59
答：收缩断面前压强较大。收缩断面后，液体扩散，产生负压，故收缩断面前压强较大。
3. 孔板流量计的测压管水头差为什么是������3 − ������4 + ������5 − ������6？试推导之。 答：四管左数向右依次为 3、4、5、6 管。孔板流量计的测压管水头差为
3 管和 6 管的总水头差。其中 4、5 两管连通，有相同的压强，故 3、4 两
度区更是不规则变化，因而二者的比值会时常变化，但在紊流区和层流区应大致稳定。
教
师
评
语
指导教师
年
月
日
学院：水利水电学院 实验名称
专业：水利水电工程 文丘里流量计及孔板流量计率定实验
2014 年 6 月 2 日
指导教师
赵昕
年级
2012
学号
2012301580228
成绩
姓名
王頔
一、 实验的目的 1. 了解文丘里流量计和孔板流量计的原理及其实验装置。 2. 绘出压差与流量的关系曲线，确定文丘里流量计和孔板流量计的流量系数μ值。
平均值
0.90
0.71
4
855
14.87 32.00 29.10 32.50 29.50 32.10 29.60
5
728
9.53
31.80
26.60
33.50 28.50
33.10
28.50
6
809
15.09 32.20 29.70 32.20 29.70 31.80 29.80
7
400
9.97
32.40
0.80
1.40
32.37
42.82
0.95
0.71
9
24.35
0.60
0.90
28.03
34.33
0.87
0.71
2
495
19.84 32.40 31.70 31.40 30.60 30.90 30.80
10
18.66
0.40
0.50
22.89
25.59
0.82
0.73
3
760
19.84 32.30 30.80 31.80 30.30 31.40 30.40
4. 实测的μ值大于 1 还是小于 1？
答：实测μ< 1，实测情况下，流体必有水头损失，因此μ< 1
5. 每次测出的流量系数μ值是否是常数？若不是则与哪些因素有关？
答：不是常数。根据公式
������实 μ = ������理
μ是由实际流量比理论流量得到，而因为流态变化，层流与紊流的流动水头损失不同，过
对于孔板流量计：
∆������ = ������3 − ������4 + ������5 − ������6
根据实验室设备条件，管道的实测流量 Q 实由体积法测出。
在实际液体中，由于阻力的存在，水流通过文丘里流量计（或孔板流量计）时有能量损失，
故实际通过的流量 Q 实一般比 Q 理稍小，因此在实际应用时，应予以修正，实测流量与理想液
μ文 0.96
μ孔 0.79
2. 当管内流量较大时，测压管内水面会有波动现象。应读取波动水面的最高与最低读数
的平均值作为该次读数。
四、 实测的数据（表）
1. 实验有关常数
粗圆管直径 D=1.9cm，细圆管直径 d=1cm。
2. 记录表格
测次
体积 W(cm3)
时间（s)
水位������1 (cm)
1
310
管的水头差为������3 − ������4， 3、5 两管的水头差也为������3 − ������4，5、6 两管水 头差为������5 − ������6，因此，3、6 两管的水头差为������3 − ������4 + ������5 − ������6，即孔板 流量计的测压管水头差。
19.87 32.30
水位������2 (cm)
32.10
水位������3 (cm)
31.30
水位������4 (cm)
30.70
水位������5 (cm)
30.70
水位������6 (cm)
31.00
2
24.95
0.70
0.90
30.28
34.33
0.82
0.73
3
38.31
1.50
2.50
31.00
31.90 30.30
31.40
30.40
8
305
9.97
32.50
31.70
31.50 30.50
31.10
30.70
9
245
10.06 32.40 31.80 31.40 30.50 30.80 30.80
10
186
9.97
32.50
32.10
31.20 30.60
30.80
30.90
（3） 由于测压管读数需将尺垂直放置，测量时没有校正工具，可能导致尺子倾斜，测压管
读数偏大。
此外，由于实验时间长，水轮机工作状况发生改变；修正系数误差忽略等问题均会产生较小
误差。
七、 回答实验指导书中有关问题
1. 文丘里流量计和孔板流量计倾斜放置，测压管水头是否变化？为什么？
答：不变化。文丘里管流量公式Q = μk√������
体情况下的流量之比称为流量系数，即
������实 μ = ������理
实验设备包括如图所示的装置，并配有体积法测流量所需的量筒及秒表，测量水面高程的直
尺。
三、 实验步骤，以及有关的计算公式 1. 熟悉仪器，记录管道直径 D 和 d。 2. 启动抽水机，打开进水开关，使水进入水箱，并使水箱保持溢流，使水位恒定。 3. 检查实验流量调节阀 K，压差计液面是否齐平，若不平，则需排气调平。 4. 调节尾阀 K，依次增大流量和依次减小流量。量测各次流量相应的压差值。共做 10
式中，流量系数μ = √1 − ������������/������反映水头损失的影响，事先通过实验确定。
K
=
������ 4
������2������2 √������4−������4
√2g是一个仅与管径有关的常数。
因此，文丘里管的倾斜角度对计算结果没有影响。
2. 收缩断面前与收缩断面后相比，哪一个压强大？为什么？