工程流体力学流量计实验报告

1、中国石油大学 实验报告实验日期： 成绩： 班级： 学号： 姓名： 教师： 同组者： 流量计实验一、实验目的 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，掌握两用式压差计的使用方法。 二、实验装置 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 3-1 示。f1文丘利流量计； 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

2、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 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 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

3、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。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： 如果假设动能修正系数，则最终得到理论流量为： 其中：式中 a-孔板锐孔断面面积；a1,a2-分别为1-1,2-2截面的面积。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因粘

4、性而造成的水头损失，所以流量应修正为： 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，还包括在推导理论流量时将断而动能修正系数,近似取为1.0带来的误差。（3）流量系数体现了缓变流假设是否得到了严格的满足这一因素，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，但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. 3 孔板锐孔直径：d= 2

5、.744 x10-2 m ;面积：a= 5.911x10-4 m2 ;系数k= 2.618x10-3 m-2.5/s ;2实验数据记录及处理表。次数汞-水压差计流量汞柱高水头高kh h1/(10-2m)h2/(10-2m)q/（10-6m3/s）h/(10-2m）h/（10-2m）（10-6m3/s）193.523.15088.89 70.40 887.04 7793.97 0.652926 29125.84902.78 65.20 821.52 7500.60 0.653651 388.428.44705.56 60.00 756.00 7195.29 0.653978 485.930.94

6、505.56 55.00 693.00 6888.96 0.654025 583.333.54297.22 49.80 627.48 6555.22 0.655542 680.836.14069.44 44.70 563.22 6210.49 0.655253 778.538.53863.89 40.00 504.00 5874.93 0.657692 875.142.23497.22 32.90 414.54 5328.08 0.656376 973.643.63350.00 30.00 378.00 5087.84 0.658433 1071.146.23063.89 24.90 313.

7、74 4635.24 0.660999 1168.6492722.22 19.60 246.96 4112.45 0.661947 1265.5522288.89 13.50 170.10 3413.02 0.670634 136354.71822.22 8.30 104.58 2676.16 0.680910 1460.657.21194.44 3.40 42.84 1712.82 0.697355 1559.858880.56 1.80 22.68 1246.26 0.706558 3绘制孔板流量计的校正曲线图。五、实验步骤1熟悉管流试验装置，找出本次试验的试验管路（第4根、第6根试验管）

8、。2现将进水阀门v1完全打开，使试验管路充满水，然后打开排气阀v10，排除管内的空气，待排气阀有水连续流出（说明空气已经排尽）时关闭阀v10。3打开孔板的两个球形阀门，检查贡-水压差计左右两汞柱液面是否在同一水平面上。若不在同一水平面上，则需排气调平。4将两用式压差计上部的球形阀关闭，并把阀v9完全打开，待水流稳定后，接通电磁流量计的电源（接通电磁电量计前务必使管路充满水），记录电磁流量计，压差计的读数。5按实验点分布规律有计划地逐次关小阀v9，共量测12组不同的流量及压差。6实验完毕后，一次关闭阀v9，孔板的两个球形阀，打开两用式压差计上部的球形阀。六、注意事项1本实验要求2-3人协同合作，

9、共同完成。为了使读数准确无误，读压差计调节阀门及测量流量的同学要互相配合。2读数时读取贡-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？ 答：有必要,因为如果在接通电磁流量计前未使管路充满水，会对读数产生一定的影 响，压差计的读数也会不准确，进而影响实验结果。2压差计的液面高度差是否表示某两个断面的测压管水头差？怎样把汞-水压差计的压差换算成相应的水头差？答：不是，因为这个高度差只是汞的液面高度差，没考虑水柱得影响，汞的相对密度是13.6 ，水的为1。测压管水头差的求算公式：h水=h汞（13.6-1）=12.6h汞。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？这种差别由哪些因素造成的？答：理论流量大于实际流量，因为实际流体的在流动过程中受到阻力作用，有能量损失（或水头损失）而理论