流量计+中国石油大学（华东）流体力学实验报告

中国石油大学（华东） 工程流体力学 实验报告

实验日期： 成绩：

班级： 学号： 姓名： 教师： 李成华 同组者：

实验三、流量计实验

一、实验目的（填空）

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，掌握其使用方法。 二、实验装置

1、在图1-3-1下方的横线上正确填写实验装置各部分的名称：

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1-3-1示。

F1—— C—— 文丘利流量计 ； F2—— 孔板流量计 ；F3—— 电磁流量计 ；

量水箱 ； V—— 阀门 ； K—— 局部阻力实验管路

图1-3-1 管流综合实验装置流程图

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说明：本实验装置可以做流量计、沿程阻力、局部阻力、流动状态、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1-3-2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1-3-3，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。

图1-3-2 文丘利流量计示意图 图1-3-3 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：

?h?h1?h2?(z1?p1?)?(z2?p2?)=2?2v2?1v122g?2g

如果假设动能修正系数?1??2?1.0，则最终得到理论流量为：

Q理?(AA2A)?()2A2A12g?h??K?h 2

式中 K?A2g，??1(A2A)?()2A2A1，A为孔板锐孔断面面积。

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了因 粘性 造成的水

头损失，流量应修正为：

Q实??KΔh 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，还包括了在推导理论流量时将断面

?1、?2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：d= 2.811 cm；面积：A= 6.02 cm； 系数：K= 271.11 cm2.52/s

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2．实验数据记录及处理见表1-3-1。

表1-3-1 实验数据记录及处理表

汞-水压差计 次 数 流量 汞柱差 水头差 流量 h1/cm h2/cm Q/m/h 3?h'/cm K?h ?h/cm 793.8 720.72 655.2 594.72 536.76 472.5 403.2 343.98 274.68 211.68 141.12 45.36 Q/cm/s 3? 0.686591 0.685449 0.684881 0.683991 0.68592 0.684412 0.68579 0.685578 0.686217 0.684508 0.685685 0.680022 /cm3/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 86.5 83.7 81.2 78.8 76.5 74 71.3 68.9 66.2 63.7 60.9 57.1 23.5 26.5 29.2 31.6 33.9 36.5 39.3 41.6 44.4 46.9 49.7 53.5 18.88 17.96 17.11 16.28 15.51 14.52 13.44 12.41 11.1 9.72 7.95 4.47 63 57.2 52 47.2 42.6 37.5 32 27.3 21.8 16.8 11.2 3.6 5244.444 4988.889 4752.778 4522.222 4308.333 4033.333 3733.333 3447.222 3083.333 2700 2208.333 1241.667 7638.377 7278.281 6939.569 6611.528 6281.099 5893.136 5443.846 5028.195 4493.234 3944.441 3220.622 1825.921 3．以其中一组数据写出计算实例（包含公式、数据及结果）。

（1）汞柱差：?h?? h1- h2=63cm

（2）水头差：?h=(13.6-1) ?h'=793.8cm

（3）流量（cm3/s）：Q=18.88*1000000/3600=5244.444cm3/s

（4）K

（5）流量系数：?=Q/(K?h=271.11*793.8=7638.377 cm3/s

?h)=0.686591 4

4．绘制孔板流量计的校正曲线图

五、实验步骤 正确排序 （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，接通电磁流量计的电源（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； （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）； （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。 （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同一水平面上。若不平，则需排气调平； （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排出管内的空气，待排气阀有水连续流出（说明空气已经排尽），关闭该阀； （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； 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、调节阀门、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，排净管道中的空气可以防止测得的流量和管道的压力值存在误差，排净压差

计中的空气，可以防止空气因存在于压差计中，造成读数不准确。

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?h'换算成相应的水头差?h？

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答：不能，?h等于（p1-p2）与水重度的比值，然后（p1-p2）可以根据汞-水压差计算出。

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，这种差别是由哪些因素造成的？

答：理论流量大于实际流量。实际流体在流动过程中受到阻力的影响，会有一部分的能量

损失，理论流量是按理想流体算得的，没有能量损失。

八、心得体会

通过本次实验，了解了孔板流量计的工作原理，在实验过程中，通过对实验仪器的操作以及和小组成员的配合，对课上老师讲的理论知识有了更深一步的了解，在测数据时，学会了如何测数据才能在实验工程中减小误差。上理论课时，只是听老师讲了孔板流量计的工作原理，并没有感性上的认识，通过本次试验过程中对其的操作与读数，对它的理解更加清晰。

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答：不能，?h等于（p1-p2）与水重度的比值，然后（p1-p2）可以根据汞-水压差计算出。

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，这种差别是由哪些因素造成的？

答：理论流量大于实际流量。实际流体在流动过程中受到阻力的影响，会有一部分的能量

损失，理论流量是按理想流体算得的，没有能量损失。

八、心得体会

通过本次实验，了解了孔板流量计的工作原理，在实验过程中，通过对实验仪器的操作以及和小组成员的配合，对课上老师讲的理论知识有了更深一步的了解，在测数据时，学会了如何测数据才能在实验工程中减小误差。上理论课时，只是听老师讲了孔板流量计的工作原理，并没有感性上的认识，通过本次试验过程中对其的操作与读数，对它的理解更加清晰。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/m5iv.html