液体流量测定与流量计校验.doc

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1、实验五液体流量测定与流量计校验一．实验目的流量的测定和其他基本物理量，如温度、压力等的测定一样，在科学研究、工业生产，甚至在日常生活中，都是十分重要的。流体流量的测定：包括不可压缩流体和可压缩流体两类流体流量的测定。在测量方法和仪表方面，两者有不同，但也有通用的仪器，如常用的孔板流量计和转子流量计，既可用于测量不可压缩流体，也可用于可压缩流体。这些测量仪表又大都安装在流体输送管道上。工厂使用的流量计大都是按照标准规范制造的，不需校验，照其规定就可使用。在实验室里，情况则不然，通常测量的都是小流量，并且被测流体的

2、种类和性质也常随工作对象的变化而变更，所以使用标准规范的流量计很困难。这就往往需要根据实际情况（主要是流量大小、流体性质、使用条件等）自己制作一些非标准化的流量计，然后用实验方法进行校验标定，以求得具体的计算式子或标绘出流量曲线。本实验采用自制的孔板流量计和文丘里流量计测定流体流量，用直接容量法进行标定；同时测定孔流系数与雷诺数之间的关系，并比较两种流量计的阻力损失。通过实验，不仅可学习到液体流量的测定方法，流量计的使用和校验方法，也必将有助于巩固所学的理论知识。更重要的还在于对学习者今后要去从事的科学研究或其

3、他实验工作来说，更有实际意义。二．实验原理1、孔板流量计：孔板流量计的构造原理如下图示，在管路中装有一孔板，孔板两侧接出测压管，分别与U形压差计相连接。图1实验装置图孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压强差，作为测量的依据。若管道的直径为d，孔板锐孔直径为，流体流经孔板后形成缩脉的直径为，流体密度为。在截面积Ⅰ、Ⅱ处，即孔板前导管处和缩脉处的速度和压强分别为，与，根据柏努利方程式可得：（1）或（2）由于缩脉位置因流速而变，截面积又难予知道，而孔板孔径的面积是已知的，测压器

4、的位置在设备一旦制成后，也是不变的。因此，用孔板孔径处流速来代替（2）式中的，又考虑到实际流体同局部阻力所造成的能量损失，故需用系数C加以校正，式（2）可改写为：（3）对于不可压缩流体，根据连续性方程式，又可得：（4）将式（4）代入（3），整理后可得：（5）令则式（5）可简化为：（6）根据，即可算出流体的体积流量：（m/s）（7）或（m/s）（8）式中：R——u形压差计算数（液体高差度），m；——压差计中指示液的密度，。称为孔板流量系数，它由孔板流孔的形状，测压口位置、孔径与管径比和雷诺准数Re所决定，具体数值

5、由实验测定。当孔板的一定后，Re数超过某一定值后，就接近于定值。一般工业上定形的流量计，就是规定在为定值的流动条件下使用。2、文丘里流量计：孔板流量计装置简单，但其主要缺点就是阻力损失大。文丘里流量计针对孔板流量计的问题，使流量计的管径逐渐缩小，然后逐渐扩大以减少涡流损失。其构造如下图所示。图2实验结构图扩大管与收缩管接近处，即管截面积为最小处，称为文氏管喉。管喉处流速应为：（9）或（10）根据和管喉截面积，可得流体的体积流量：（11）式中称为文丘里流量计的流量系数，其数值随雷诺准数而改变。流量系数的具体数值亦

6、由实验测定。在湍流情况下，当喉径与管径比时，约为0.98。3、流量计的局部阻力：流体流过流量计时，因局部阻力所造成的能量损失，其较为简单的计算方法为阻力系数法。也就是说，流体克服局部阻力所消耗的能量（损失压头）可表示为动能（动压头）的倍数，即：（J/kg）（12）式中：——流量计因局部阻力所消耗的压头损失，J/kg；——流量计锐孔喉管处的流速，m/s；——流量计的局部阻力系数。若在流量计两端连接导管上，列出实际流体的机械能蘅算式，可得：（13）式中下标1，2分别表示流量计上游和下游导管中的数值。若在这种情况：流

7、量计水平装置，即；流量计两侧连接导管的管径相同，则。则上式即可简化为：（J/kg）（14）由此可见，只要在流量计两侧水平管上测得压力差，即可得到流量计因局部阻力所消耗的压头损失。同时，可按式（12）计算出流量计的局部阻力系数值。三．实验装置本装置的装配见下图。图3实验装置图孔径（5.1mm）相同的文丘里流量计和孔板流量计被串联在同一管路中，它们的最大截面积与管路导管的截面积相等（直径=17mm）。两流量的取压口，直接与侧压U形管相接，中间的双U型管是用来测定阻力损失的，它在三个取压点所测得的降压，其中直管阻力部

8、分，对两个流量计来说是相等的，所以双U型管的压差实际上是反映了位于两个流量计时所受到的阻力。孔板流量计后面有一个旋塞阀，旋塞孔径的大小和管道内径相等。改变旋塞的开度可以调节管路中水的流量。管路的末端装有一段可以转动的ㄣ型的双弯管，把它向左扳动时，水就流入测量容器中，向右扳动时，则回流早贮水槽循环。水是由装在水槽上的水泵输送的。为了保证测量时稳定而又准确，流量计两侧要有足够长度的直管。因