流体力学实验报告流量计实验报告.doc

中国石油大学（华东） 流量计实验 实验报告实验日期： 2011.4.18 成绩： 班级： 石工09-13班 学号：09021614 姓名： 石海山 教师： 同组者：尚斌 宋玉良 武希涛 杜姗姗实验三、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 文丘里流量计 ； 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三、实验原理1、 文丘利流量计文丘利管是一种常用的两侧有管道流量的装置，属压差式流量计（见图3-2）。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官道上。在收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，并接上压差计，通过测量两个断面的测压管水头差，可以计算管道的理论流量Q，再经修正即可得到实际流量。2、 孔板流量计 如图3-3所示，在管道上设置空板，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上设测压孔，并接上压差计，通过量测两个断面的测压管水头差，可以计算管道的理论流量Q，再经修正即可得到实际流量。孔板流量计也属于压差式流量计，其特点是结构简单。图3-2 文丘利流量计示意图 图3-3 孔板流量计示意图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（即压差计液面高差），因此，通过量测到的建立了两个断面平均流速和之间的关系：=-=（+）-（+）=- （3-1）如果假设动能修正系数=1.0,则最终得到理论流量为：=其中：=式中 -孔板锐孔断面面积； -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，由于断面测压管水头差中还包括因粘性而造成的水头损失，所以流量应修正为： = (3-3)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面动能修正系数，近似取为1.0带来的误差。（3）流量系数还体现了缓变流假设是否得到了严格的满足这个因素。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，而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，流量系数取决于流动的雷诺数，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. 8 孔板锐孔直径：= 2.744；面积：A= 5.914 ；系数：= 2.6181 2实验数据记录及处理见表3-1。表3-1 实验数据记录及处理表次数汞-水压差计汞柱差水头差流量133.70 95.59 61.89 779.81418.56 0.0073110.70517237.10 92.65 55.55 699.9317.50 0.0069260.701814340.00 89.88 49.88 628.48816.57 0.0065630.70127442.40 87.40 45.00 56715.76 0.0062340.702224545.25 84.50 39.25 494.5514.72 0.0058220.702286648.40 81.60 33.20 418.3213.54 0.0053550.702386751.50 78.50 27.00 340.212.24 0.0048290.704086854.10 76.00 21.90 275.9410.99 0.0043490.701943956.75 73.20 16.45 207.279.56 0.0037690.7045321059.40 70.60 11.20 141.127.87 0.003110.7028971163.30 66.90 3.60 45.364.49 0.0017630.7073281265.00 65.00 0.00 00.00 0013141516以其中一组数据写出计算实例。以第一组为例计算=-=95.59-33.70=61.89m-2=12.6=779.814m-2K=A=5.914*10-4*4.4272=2.6181*10-3m25/s =2.6181=0.0073m/s=(Q/3600)/ =(18.563600)0.0073=0.70233绘制孔板流量计的校正曲线图五、实验步骤1熟悉管流实验装置，找出本次实验的实验管路（第 4、6 根 实验 管）；2进水阀门 V1 完全打开，使实验管路充满水。然后打开排气阀 V10 出管内的空气，待排气阀有水连续流出（说明空气已经排尽），关闭该阀；3 再打开孔板的两个球形阀门，检查汞-水压差计左右两汞柱液面是否在一水平面上。若不平，则需排气调平；4 将两用式压差计上部的球形阀关闭，并把 V9 完全打开，待水流稳定后接通电流量计的电源（接通电磁流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 V9，共量测 12 组不同流量及压差；6实验完毕后，依次关闭 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。为了使读数的准确无误，读压差计、调节阀测量流量的同学要互相配合；2读取汞-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不要启动与本实验中无关的阀门。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？为什么？答：有必要。若不尽进管道中的空气会使流量测量不准确，若不排尽压差计中的空气会使压差测量不准确。2压差计的液面高度差是否表示某两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，因为水相对于水银的密度不可忽略不计。PP=(水银)(水)g=(水银)(水)/ (水)=12.63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，这种差别是由哪些因素造成的？答：实际流量比理论流量要小。水在流动过程中有能量损失；两个断面处动能修正系数也不等于1，实际中为大于1；在读数时若两个人配合不好，致使测量不准确。八、心得体会通过本次实验，掌握了孔板流量计和文丘里流量计的工作原理。了解了两用式压差计的结构及工作原理，掌握了两用式压差计的使用方法。同时感谢老师的悉心教导，才顺利完成了实验任务