流体流动阻力和孔板流量计孔流系数的测定

流 体 流 动 阻 力 和 孔 板 流 量 计 孔 流 系 数 的 测 定现代基础化工实验中心 一 、 实 验 目 的 v 了 解 管 路 的 组 成 部 分 ， 建 立 工 程 化 概 念 。v 学 习 流 体 流 动 阻 力 、 直 管 摩 擦 系 数 的 测 定 方 法 ，了 解 流 体 流 动 中 能 量 损 失 的 变 化 规 律 ， 掌 握 摩擦 系 数 与 雷 诺 准 数 Re和 相 对 粗 糙 度 /d之 间的 关 系 及 其 变 化 规 律 。 v学 习 局 部 阻 力 系 数 的 测 定 方 法 。v学 习 差 压 变 送 器 、 孔 板 流 量 计 和 涡 轮 流 量 计 的使 用 以 及 标 定 方 法 ， 了 解 孔 流 系 数 C0的 影 响 因素 及 变 化 规 律 。v了 解 数 字 化 仪 表 、 涡 轮 流 量 传 感 器 、 差 压 变 送器 和 计 算 机 DCS系 统 进 行 数 据 采 集 的 基 本 原 理 和过 程 。 v 测 定 流 体 流 经 直 管 （ 塑 料 管 和 不 锈 钢 管 ） 时 的摩 擦 系 数 ， 并 将 与 雷 诺 准 数 Re的 关 系 标 在同 一 张 双 对 数 坐 标 纸 上 。v 测 定 90 弯 头 （ 弯 管 ） 的 局 部 阻 力 系 数 ， 根据 局 部 阻 力 实 验 结 果 ， 求 出 90 弯 头 （ 弯 管 ）的 平 均 值 。 二 、 实 验 任 务 v 采 用 涡 轮 流 量 计 来 标 定 孔 板 流 量 计 的 孔 流 系 数C0， 并 用 单 对 数 坐 标 标 绘 孔 流 系 数 C0与 雷 诺 数Re的 关 系 曲 线 ， 与 标 准 孔 板 流 量 系 数 相 比 较 。v 测 量 截 止 阀 （ 或 闸 阀 ） 全 开 或 部 分 开 启 时 的 局部 阻 力 系 数 ， 根 据 局 部 阻 力 实 验 结 果 ， 求 出闸 阀 1/2 、 1/4开 或 截 止 阀 全 开 、 1/2开 时 的 平均 值 。 三 、 实 验 原 理 局 部 阻 力流 体 流 经 管 件 、 阀 门 等 局 部 地 方 由 于 流速 大 小 及 方 向 的 改 变 而 引 起 的 阻 力 。总 阻 力 直 管 阻 力流 体 流 经 一 定 直 径 的 直 管 时 由 于 内 摩擦 而 产 生 的 阻 力 ； 直 管 摩 擦 系 数 的 测 定 对 于 同 直 径 的 水 平 管 内 不 可 压 缩 流 体 流 动 造 成 的 机械 能 损 失 ， 可 由 柏 努 利 方 程 式 和 范 宁 公 式 得 到 ：gudlgpH ff 2 2 5 f2V1.2324 d plq 局 部 阻 力 系 数 的 测 定 对 于 不 可 压 缩 流 体 流 经 管 件 、 阀 门 等 局 部 地 方 造 成 的机 械 能 损 失 ， 可 由 柏 努 利 方 程 式 和 范 宁 公 式 得 到 ： gugPPH f 2 221 4 f2V0.3081d pq 孔 板 流 量 计 孔 流 系 数 C0的 测 定 fV pAAAuAq 2)(1 212222 fV pAACAq 2)(1 2100 fO V pA qC 20 2100 0)(1 AACC C令 孔 流 系 数 四 、 实 验 装 置 及 流 程 1、 3、 4、 12. 球 阀 2、 截 止 阀 5、 6. 涡 轮 流 量 计 7. 不 锈 钢 直 管 8. 塑 料 直 管 9. 孔 板 流 量 计 10.闸 阀 或 截 止 阀 11. 90 弯 头 (弯 管 ) 13. 闸 阀阻 力 实 验 装 置 流 程 图 主 要 设 备 规 格 ：钢 管 长 度 ： 1650 mm钢 管 直 径 ： 45mm 3.5mm 孔 口 直 径 ： 29.664 mm 塑 料 管 长 度 ： 2000 mm 塑 料 管 直 径 ： 50 5 mm 五 、 实 验 操 作 过 程 v 检 查 各 有 关 阀 门 （ 包 括 测 压 口 阀 门 ） 是 否 符 合要 求 ；v 在 管 路 有 水 的 情 况 下 ， 检 查 SP1151智 能 压 差 变送 器 两 端 是 否 有 气 泡 ， 有 气 泡 要 及 时 排 气 。v 调 节 大 回 路 截 止 阀 2的 开 度 ， 改 变 不 同 的 流 量 ，记 录 有 关 数 据 ；v 关 闭 大 回 路 阀 门 2， 实 验 结 束 。 六 、 实 验 注 意 事 项 v 在 所 测 流 量 范 围 内 （ 3 11m3/h） ， 测 点 不 得少 于 8个 ， 并 注 意 测 点 间 隔 基 本 均 匀 ；v 当 流 量 6m3/h时 ， 应 适 当 关 小 球 阀 12的 开 度 ，保 证 整 个 管 路 满 管 流 ， 保 证 气 体 不 进 入 压 差 变送 器 ；v 在 测 取 数 据 过 程 中 ， 每 次 调 节 阀 门 改 变 流 量 时 ，应 力 求 变 化 缓 慢 些 ， 不 要 大 起 大 落 ， 以 免 流 量突 然 改 变 ， 引 起 额 外 扰 动 。 七 、 实 验 报 告 要 求 v 实 验 前 必 须 进 行 预 习 并 完 成 相 应 的 预 习 报 告 ；v 将 处 理 后 的 数 据 填 写 在 数 据 记 录 表 中 ；v 计 算 出 的 数 据 必 须 有 示 例 演 算 ；v 根 据 实 验 结 果 在 坐 标 纸 中 绘 制 Co-Re， -Re图 ；v 得 出 实 验 结 论 并 进 行 相 应 的 讨 论 。 八 、 思 考 题 v 为 什 么 要 排 除 压 差 计 中 的 气 泡 ？ 如 何 排 除 ？v 本 实 验 用 水 为 介 质 做 出 的 与 Re的 曲 线 ， 对 其 它流 体 能 否 使 用 ？ 为 什 么 ？v 孔 流 系 数 C0与 哪 些 因 素 有 关 ？v 本 实 验 是 测 定 等 直 径 水 平 直 管 的 流 动 阻 力 ， 若 将水 平 管 改 为 流 体 自 下 而 上 流 动 的 垂 直 管 ， 从 测 量两 取 压 点 压 差 读 数 到 Hf的 计 算 过 程 和 公 式 是 否 与 水平 管 路 完 全 相 同 ？ v涡 轮 流 量 计 测 量 流 量 的 原 理 是 什 么 ？v根 据 实 验 装 置 ， 如 何 设 计 一 个 高 阻 和 低 阻 的 并 联管 路 系 统 ， 并 如 何 验 证 两 分 支 管 路 中 流 量 的 分 配规 律 ？v从 教 材 中 可 查 到 ， 90 标 准 弯 头 的 局 部 阻 力 系 数 =0.75, 90 弯 管 的 局 部 阻 力 系 数 0.175,你的 实 验 结 果 如 何 ？ 随 着 雷 诺 准 数 Re的 改 变 变 化大 吗 ？