液體流量測(cè)定與流量計(jì)校驗(yàn).doc

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1、實(shí)驗(yàn)五液體流量測(cè)定與流量計(jì)校驗(yàn)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧髁康臏y(cè)定和其他基本物理量，如溫度、壓力等的測(cè)定一樣，在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)，甚至在日常生活中，都是十分重要的。流體流量的測(cè)定：包括不可壓縮流體和可壓縮流體兩類流體流量的測(cè)定。在測(cè)量方法和儀表方面，兩者有不同，但也有通用的儀器，如常用的孔板流量計(jì)和轉(zhuǎn)子流量計(jì)，既可用于測(cè)量不可壓縮流體，也可用于可壓縮流體。這些測(cè)量儀表又大都安裝在流體輸送管道上。工廠使用的流量計(jì)大都是按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制造的，不需校驗(yàn)，照其規(guī)定就可使用。在實(shí)驗(yàn)室里，情況則不然，通常測(cè)量的都是小流量，并且被測(cè)流體的

2、種類和性質(zhì)也常隨工作對(duì)象的變化而變更，所以使用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的流量計(jì)很困難。這就往往需要根據(jù)實(shí)際情況（主要是流量大小、流體性質(zhì)、使用條件等）自己制作一些非標(biāo)準(zhǔn)化的流量計(jì)，然后用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行校驗(yàn)標(biāo)定，以求得具體的計(jì)算式子或標(biāo)繪出流量曲線。本實(shí)驗(yàn)采用自制的孔板流量計(jì)和文丘里流量計(jì)測(cè)定流體流量，用直接容量法進(jìn)行標(biāo)定；同時(shí)測(cè)定孔流系數(shù)與雷諾數(shù)之間的關(guān)系，并比較兩種流量計(jì)的阻力損失。通過實(shí)驗(yàn)，不僅可學(xué)習(xí)到液體流量的測(cè)定方法，流量計(jì)的使用和校驗(yàn)方法，也必將有助于鞏固所學(xué)的理論知識(shí)。更重要的還在于對(duì)學(xué)習(xí)者今后要去從事的科學(xué)研究或其

3、他實(shí)驗(yàn)工作來說，更有實(shí)際意義。二．實(shí)驗(yàn)原理1、孔板流量計(jì)：孔板流量計(jì)的構(gòu)造原理如下圖示，在管路中裝有一孔板，孔板兩側(cè)接出測(cè)壓管，分別與U形壓差計(jì)相連接。圖1實(shí)驗(yàn)裝置圖孔板流量計(jì)是利用流體通過銳孔的節(jié)流作用，使流速增大，壓強(qiáng)減小，造成孔板前后壓強(qiáng)差，作為測(cè)量的依據(jù)。若管道的直徑為d，孔板銳孔直徑為，流體流經(jīng)孔板后形成縮脈的直徑為，流體密度為。在截面積Ⅰ、Ⅱ處，即孔板前導(dǎo)管處和縮脈處的速度和壓強(qiáng)分別為，與，根據(jù)柏努利方程式可得：（1）或（2）由于縮脈位置因流速而變，截面積又難予知道，而孔板孔徑的面積是已知的，測(cè)壓器

4、的位置在設(shè)備一旦制成后，也是不變的。因此，用孔板孔徑處流速來代替（2）式中的，又考慮到實(shí)際流體同局部阻力所造成的能量損失，故需用系數(shù)C加以校正，式（2）可改寫為：（3）對(duì)于不可壓縮流體，根據(jù)連續(xù)性方程式，又可得：（4）將式（4）代入（3），整理后可得：（5）令則式（5）可簡化為：（6）根據(jù)，即可算出流體的體積流量：（m/s）（7）或（m/s）（8）式中：R——u形壓差計(jì)算數(shù)（液體高差度），m；——壓差計(jì)中指示液的密度，。稱為孔板流量系數(shù)，它由孔板流孔的形狀，測(cè)壓口位置、孔徑與管徑比和雷諾準(zhǔn)數(shù)Re所決定，具體數(shù)值

5、由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。當(dāng)孔板的一定后，Re數(shù)超過某一定值后，就接近于定值。一般工業(yè)上定形的流量計(jì)，就是規(guī)定在為定值的流動(dòng)條件下使用。2、文丘里流量計(jì)：孔板流量計(jì)裝置簡單，但其主要缺點(diǎn)就是阻力損失大。文丘里流量計(jì)針對(duì)孔板流量計(jì)的問題，使流量計(jì)的管徑逐漸縮小，然后逐漸擴(kuò)大以減少渦流損失。其構(gòu)造如下圖所示。圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖擴(kuò)大管與收縮管接近處，即管截面積為最小處，稱為文氏管喉。管喉處流速應(yīng)為：（9）或（10）根據(jù)和管喉截面積，可得流體的體積流量：（11）式中稱為文丘里流量計(jì)的流量系數(shù)，其數(shù)值隨雷諾準(zhǔn)數(shù)而改變。流量系數(shù)的具體數(shù)值亦

6、由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。在湍流情況下，當(dāng)喉徑與管徑比時(shí)，約為0.98。3、流量計(jì)的局部阻力：流體流過流量計(jì)時(shí)，因局部阻力所造成的能量損失，其較為簡單的計(jì)算方法為阻力系數(shù)法。也就是說，流體克服局部阻力所消耗的能量（損失壓頭）可表示為動(dòng)能（動(dòng)壓頭）的倍數(shù)，即：（J/kg）（12）式中：——流量計(jì)因局部阻力所消耗的壓頭損失，J/kg；——流量計(jì)銳孔喉管處的流速，m/s；——流量計(jì)的局部阻力系數(shù)。若在流量計(jì)兩端連接導(dǎo)管上，列出實(shí)際流體的機(jī)械能蘅算式，可得：（13）式中下標(biāo)1，2分別表示流量計(jì)上游和下游導(dǎo)管中的數(shù)值。若在這種情況：流

7、量計(jì)水平裝置，即；流量計(jì)兩側(cè)連接導(dǎo)管的管徑相同，則。則上式即可簡化為：（J/kg）（14）由此可見，只要在流量計(jì)兩側(cè)水平管上測(cè)得壓力差，即可得到流量計(jì)因局部阻力所消耗的壓頭損失。同時(shí)，可按式（12）計(jì)算出流量計(jì)的局部阻力系數(shù)值。三．實(shí)驗(yàn)裝置本裝置的裝配見下圖。圖3實(shí)驗(yàn)裝置圖孔徑（5.1mm）相同的文丘里流量計(jì)和孔板流量計(jì)被串聯(lián)在同一管路中，它們的最大截面積與管路導(dǎo)管的截面積相等（直徑=17mm）。兩流量的取壓口，直接與側(cè)壓U形管相接，中間的雙U型管是用來測(cè)定阻力損失的，它在三個(gè)取壓點(diǎn)所測(cè)得的降壓，其中直管阻力部

8、分，對(duì)兩個(gè)流量計(jì)來說是相等的，所以雙U型管的壓差實(shí)際上是反映了位于兩個(gè)流量計(jì)時(shí)所受到的阻力?？装辶髁坑?jì)后面有一個(gè)旋塞閥，旋塞孔徑的大小和管道內(nèi)徑相等。改變旋塞的開度可以調(diào)節(jié)管路中水的流量。管路的末端裝有一段可以轉(zhuǎn)動(dòng)的ㄣ型的雙彎管，把它向左扳動(dòng)時(shí)，水就流入測(cè)量容器中，向右扳動(dòng)時(shí)，則回流早貯水槽循環(huán)。水是由裝在水槽上的水泵輸送的。為了保證測(cè)量時(shí)穩(wěn)定而又準(zhǔn)確，流量計(jì)兩側(cè)要有足夠長度的直管。因