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1、流量计流量的校正实验 一 实验目的 1.熟悉孔板流量计、文丘里流量计的构造、性能及安装方法。 2.掌握流量计的标定方法之一 容量法。 3.测定孔板流量计、文丘里流量计的孔流系数与雷诺准数的关系。 二 基本原理 对非标准化的各种流量仪表在出厂前都必须进行流量标定，建立流量刻度标尺（如转子流量计）、 给出孔流系数（如涡轮流量计）、给出校正曲线（如孔板流量计）。使用者在使用时，如工作介质、温 度、压强等操作条件与原来标定时的条件不同，就需要根据现场情况，对流量计进行标定。 孔板、文丘里流量计的收缩口面积都是固定的，而流体通过收缩口的压力降则随流量大小而变， 据此来测量流量，因此，称其为变压头流量计。
2、而另一类流量计中，当流体通过时，压力降不变，但 收缩口面积却随流量而改变，故称这类流量计为变截面流量计，此类的典型代表是转子流量计。 1、孔板流量计的校核 孔板流量计是应用最广泛的节流式流量计之一，本实 验采用自制的孔板流量计测定液体流量，用容量法进行标 定，同时测定孔流系数与雷诺准数的关系。 孔板流量计是根据流体的动能和势能相互转化原理而 设计的， 流体通过锐孔时流速增加，造成孔板前后产生压 强差， 可以通过引压管在压差计或差压变送器上显示。其 基本构造如图1 所示。 若管路直径为d1，孔板锐孔直径为d0，流体流经孔板 前后所形成的缩脉直径为d2，流体的密度为 ，则根据柏 努利方程，在界面1
3、、2 处有： 图 1 孔板流量计 22 2112 2 uuppp 或 22 21 2/uup 由于缩脉处位置随流速而变化，截面积 2 A又难以指导，而孔板孔径的面积 0 A是已知的，因此， 用孔板孔径处流速 0 u来替代上式中的 2 u，又考虑这种替代带来的误差以及实际流体局部阻力造成的能 量损失，故需用系数C 加以校正。 对于不可压缩流体，根据连续性方程可知 0 10 1 A uu A ，代入上式并整理可得： 0 0 1 2/ 1()2 Cp u A A 令 0 2 0 1 1() C C A A 则 00 2/uCp 根据 0 u和 0 A即可计算出流体的体积流量： /2 0000 pAC
4、AuV 或/)(2 0000i gRACAuV 式中：V流体的体积流量，m 3 /s； R U 形压差计的读数，m； i 压差计中指示液密度，kg/m 3； 0 C孔流系数，无因次； 0 C由孔板锐口的形状、测压口位置、 孔径与管径之比和雷诺数Re 所决定，具体数值由实验测定。 当孔径与管径之比为一定值时，Re 超过某个数值后， 0C 接近于常数。一般工业上定型的流量计，就 是规定在 0 C为定值的流动条件下使用。 0 C值范围一般为0.60.7。 孔板流量计安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段，上游长度至少应为10d1，下游为 5d2。孔板流量计构造简单，制造和安装都很方便，其主要缺
5、点是机械能损失大。由于机械能损失，使 下游速度复原后，压力不能恢复到孔板前的值，称之为永久损失。d0/d1的值越小，永久损失越大。 2.文丘里流量计的校核 22 21 2/uuCp 孔板流量计的主要缺点时机械能损失很大，为 了克服这一缺点，可采用一渐缩渐括管，如图2 所 示，当流体流过这样的锥管时，不会出现边界层分 离及漩涡，从而大大降低了机械能损失。这种管称 为文丘里管。 文丘里管收缩锥角通常取15 25 ，扩大段 锥角要取得小些，一般为5 -7 ，使流速改变平缓， 因为机械能损失主要发生在突然扩大处。图 2 文丘里流量计 文丘里流量计测量原理与孔板完全相同，只不过永久损失要小很多。流速、流
6、量计算仍可用计算 孔板流量计式子进行计算，式中 0 u 仍代表最小截面处（称为文氏喉）的流速。 文丘里管的孔流系数 0C 约为 0.98-0.99。机械能损失约为： 2 0 1.0uw f 文丘里流量计的缺点是加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置，但其永久 损失小，故尤其适用于低压气体的输送。 三.实验装置与流程 实验装置如图 3 所示。主要部分由循环水泵、流量计、U 型压差计、温度计和水槽等组成，实验 主管路为1 寸不锈钢管（内径25mm） 。 图 3 流量计校合实验示意图 四.实验步骤 1. 熟悉实验装置，了解各阀门的位置及作用。启动离心泵。 2. 对装置中有关管道、导压
7、管、压差计进行排气，使倒U 形压差计处于工作状态。 3. 对应每一个阀门开度，用容积法测量流量，同时记下压差计的读数，按由小到大的顺序在小流 量时测量89 个点，大流量时测量56 个点。 4. 测量流量时应保证每次测量中，计量桶液位差不小于100mm 或测量时间不少于40s。 5. 主要计算过程如下： （1）根据体积法（秒表配合计量筒）算得流量V（ m 3/h） ； （2）根据 2 4 d V u，孔板取喉径d015.347mm ，文丘里取喉径d12.403mm； （3） 读取流量V （由闸阀开度调节） 对应下的压差计高度差R， 根据 00 2/uCp和gRp， 求得 C0值。 （4）根据 d
8、u Re，求得雷诺数，其中d 取对应的d0值。 （5）在坐标纸上分别绘出孔板流量计和文丘里流量计的 0 CRe图。 五.实验数据记录及处理 1数据记录 计量桶底面积为0.1 序号 流量 V m 3/h 水温 t 孔板压降 P mmH2O 文丘里管压降P mmH2O 时间 s 高度左右压差左右压差 2数据处理 序号流量 V m 3/h 流速 u0 m/s 孔板压降 P1 Pa 文丘里管压降P 2 Pa 孔流系数 0 C 1. 将所有原始数据及计算结果列成表格，并附上计算示例。 2. 在单对数坐标纸上分别绘出孔板流量计和文丘里流量计的 0 CRe图。 3. 讨论实验结果。 六.思考题 1. 孔流系数与哪些因素有关？ 2. 孔板、文丘里流量计安装时各应注意什么问题？ 3. 如何检查系统排气是否完全？