新版流量计标定实验讲义

实验二 流量计的标定一、实验目的1、理解孔板流量计和文丘里流量计的操作原理和特性，掌握流量计的一般标定措施；2、测定孔板流量计和文丘里流量计的流量系数的C0和Cv与管内Re的关系。3、通过C0和Cv与管内Re的关系，比较两种流量计。二、基本原理 工厂生产的流量计大都是按原则规范生产的，出厂时一般都在原则技术状况下(101325Pa，20)以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，或将流量读数直接刻在显示仪表上。然而在使用时，所处温度、压强及被测介质的性质与标定状况多数并不相似，因此为了测量精确和以便使用，应在现场进行流量计的标定或校正。对已校正过的流量计，在长时间使用磨损较大时也需要再次校正。对于自制的非原则流量计，则必须进行校正，以拟定其流量系数C0或Cv。本实验通过变化流体流量q和压差Pf，获得一系列Re与C0或Cv，采用半对数坐标绘制出C0或Cv与Re的关系曲线进而实现流量计的标定或校正。1、流体在管内Re的测定： 式中：、 流体在测量温度下的密度和粘度 Kg/m3、Pas q 管内流体体积流量 m3/s2、孔板流量计和文丘里流量计孔板流量计和文丘里流量计是应用最广的节流式流量计，其构造如图2-1所示。 a 孔板流量计 b 文丘里流量计图2-1 节流式流量计构造孔板流量计是运用动能和静压能互相转换的原理设计的，它是以消耗大量机械能为代价的。孔板的开孔越小、通过孔口的平均流速u0越大，孔前后的压差P也越大，阻力损失也随之增大。为了减小流体通过孔口后由于忽然扩大而引起的大量旋涡能耗，在孔板后开一渐扩形圆角。因此孔板流量计的安装是有方向的。若是方向弄反，不光是能耗增大，同步其流量系数也将变化，事实上这样使用没故意义。以孔板流量计为例，若用表达节流前后两截面之间的压差，根据两截面之间的柏努利方程，可知：，则有：以孔口速度u0替代上式中的u2，并将质量守恒式u1A1= u0A0代入，得：式中称为孔板的流量系数（），m为面积比（）故所求孔板流量计的计算公式为：在使用前，必须懂得其孔流系数C0（一般由厂家给出，教课书中只是原理性质，只作参照），一般是由实验标定得到的。其C0重要取决于管道内流动的Re和面积比m=A0/A，取压方式、孔口形状、加工光洁度、孔板厚度、安装等也对其有影响。当后者如取压方式等状况均按规定的原则时，称之为原则孔板。原则孔板的C0只和Re和m有关。仅仅是为了测定流量而引起过多的能耗显然是不合适的，应尽量设法减少能耗。能耗是起因于孔板的忽然缩小和忽然扩大，特别是后者。因此，若设法将测量管段制成如图所示的渐缩和渐扩管，避免忽然缩小和忽然扩大，必然大大减少能耗。这种管称为文氏管流量计。文氏流量计的工作原理与公式推导过程完全与孔板流量计相似，但以Cv替代C0。由于在同一流量下，文氏压差不不小于孔板，因此Cv一定不小于C0。在实验中，只要测出相应的流量q和压差Pf，即可计算出其相应的系数Co和Cv。三、实验装置 阀门：V1流量调节阀，V2放净阀温度：TI1循环水温度差压：DP1文丘里差压，DP2孔板差压流量：FI1循环水流量流程阐明：循环水由水箱进入离心泵入口，泵出至流量调节阀V1，经涡轮流量计计量，通过孔板流量计，再通过文丘里流量计，流回水箱。设备仪表参数：离心泵：型号MS100/0.55，550w，H=14m循环水槽：有机玻璃700420380 涡轮流量计： 0.5-8m3/h孔板流量计：原则环隙取压，工作管路内径=20mm，孔径=15.49mm，面积比m=0.6文氏流量计：工作管路内径=20mm，孔径=15.49mm，面积比m=0.6差压传感器：测量范畴050KPa温度传感器：Pt100 航空接头四、实验操作1、熟悉：按事先（实验预习时）分工，熟悉流程，弄清各仪表设备的作用。2、检查：循环水槽内罐满清水(清水液面高于离心泵入口灌泵)，检查泵调节阀V1与否关闭。严禁泵内无水空转！在实验过程中，严禁异物掉入循环水槽内，以免被泵吸入泵内损坏泵、堵塞管路和损坏涡轮流量计。3、开车：依次启动总电源、控制电源、打开控制面板，点击“进入”，点击“离心泵”图标，启动离心泵（检查三相电及泵与否正常转动）。4、排气：缓缓打开装置中离心泵调节阀V1到较大值，打开两个差压传感器上的黑色平衡阀，排除管路内气体。当看到引压管路无气泡，可关闭差压传感器上的黑色平衡阀，再关闭管路调节阀V1。5、测量：在调节流量时，泵出口调节阀V1应徐徐启动，严禁快开快关。 为了获得满意的实验成果，必须考虑实验点的布置和读数精度。（1）在每定常流量下，应尽量同步地读取各测量值读数。涉及实际流量测定、两个压差计的读数。（2）每次变化流量，应使孔板流量计压差读数按如下规律变化：0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20、40、最大 KPa从以上看，读数基本上是成倍增长的，这是由于横坐标用的是对数坐标，为使实验点分布均匀而又但是多测量。流量按孔板压差计读数为准调节，文氏管压差按实际显示读数。阐明：测量时，显示仪表读数会有波动，此时应学会估读。6、停车：实验完毕，先关闭调节阀V1，后停泵，关闭电源。五、实验数据解决1原始数据： 孔板与文丘里流量计孔径：d=15.49mm，管路内径：20 mm，水温： 。 将实验原始数据按下表记录序号涡轮流量计流量（m3/h）孔板流量计压差（kPa）文丘里流量计压差（kPa）122流量计标定成果 将流量计标定的计算成果按下面的格式列表，并取其中一组列出计算过程序号涡轮流量（m3/s）雷诺数Re孔板压降（Pa）文丘里压降（Pa）流量系数孔板C0文丘里Cv12注：查表获得流体在测量温度下的密度和粘度六、实验报告规定1、记录实际流量和孔板流量计与文丘里流量计压差读数，计算出相应C0与Cv；2、用半对数坐标标出C0与Cv与Re的关系曲线。比较：、同一流量下压差大小，阐明能耗大小；、同一流量下C0、Cv的大小，阐明测量精度；、不同流量下C0、Cv的变化规律，阐明测量合用范畴；七、问题与讨论 1流量系数、分别与哪些因素有关？2孔板流量计和文丘里流量计安装时应注意什么问题？各有何优缺陷？3. 比较孔板流量计和文丘里流量计的共同点和不同点。