实验4文丘里流量系数测量实验

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1、实验四文丘里流量系数测量实验6.1实验目的和要求1.掌握文丘里流量计的构造，原理及使用方法。2.掌握文丘里流量计流量系数的测量方法。3.点绘流量系数与实测流量以及与压差的关系，计算出流量系数的平均值。6.2文丘里流量计的构造和测流原理6.2.1文丘里流量计的构造文丘里流量计是一种管道流量测量的仪器。它由收缩段，喉道段和扩散段三部分组成,文丘里管本身又分为圆锥形，喷嘴型两种，而每一种又分为长管型和短管型，这里仅介绍圆锥形文丘里流量计。圆锥形文丘里流量计由入口圆锥管段4,收缩段喉管段C及出口圆锥管段E组

2、成,见图6・1。其节流孔径比（喉道直径与管道直径之比）0二d/D=0.3〜0.75之间。入口圆锥管段6T,=21°±1°,出口圆锥管段a?=7°~15°。喉道长度与喉道直径相同。在喉道部和上游收缩段前D/2的圆管段设测压孔，以便测出这两个断面的压差。与同一孔径的孔板，喷咀流量计相比，文丘里流量计水头损失较小。因此，被广泛的应用在管道上测量流Mo图6-1文丘里流戢计构造图6.2.2文丘里流量计的测流原理当流体通过文丘里流量计时，由于圆管段和喉道段的断面面积不同而产生压差，通过的流量不同，其压差的大小也

3、不同，所以可根据压差的大小来测定流量。图6・2是文丘里流量计理论分析简图。以0-0为基准面，暂不考虑能量损失，取1-1断而和2-2断而写能量方程为△/?(6-1)由上式得(Z,+^)-Z,+邑二从Y「Y(6-2)式中，Z

4、、Z2>pjy、p2/y>Q[W/2g、a2v}/2g分别为1-1断面和2-2断面的位置水头、压强水头和流速水头；M为1-1断面和2-2断面的测压管水头差。由连续方程可得(6-3)儿二令冬=(¥)^2A]D式屮，A、人2分别为管道和文丘里流量计喉道断而的而积，d、D分别为文丘里流量

5、计喉道和管道断面的直径。将式(6・3)代入式(6-2)得V2=2gh1—(dQ>4(6-4)(6-5)(6-6)(6-7)(6-8)(6-9)(6-10)通过文丘里流量计的流量为0=心=空I2g从°224]l-(d/D)4上是即为文丘里流里计不考虑水头损失时的流量公式。令K=^_I2g4l-(d/D)4则Q理=K阪对于水银差压计，上式可写成Q理=KJ12.6ZV?对于实际液体，考虑到水头损失，则实际通过文丘里流暈计的流暈为q实=“kVN对于水银差压计，有0实=“KJ12.6△力式中，“为文丘里流

6、量计的流量系数。由式(6-7)和式(6-9)可以看出(6-11)实验表明，“是雷诺数Re=v.D/v的函数，在雷诺数/?t,<2xl05以前，流量系数随雷诺数的增大而增大，在>2xl05以后，流量系数基本为一常数。一般认为，流量系数在0.92-0.98之间。6.3测定文丘里流量系数的设备和仪器实验设备为自循环实验系统，包括水泵，水箱，压力管道，文丘里流量计、集水箱和回水系统。实验仪器为两种，一种是传统的量测方法，仪器为量筒、比压计、钢尺和秒表;另一种为自动化的量测方法，仪器为导水抽屉、限位开关、差压

7、传感器、称重传感器、排水泵及水位流量电测仪组成。水位流量电测仪可显示重量、时间、压差。实验的设备仪器如图6・3所示。图6-3文丘里流量计实验装置6.4实验方法和步骤1.记录有关常数d和D,并计算出K值。2.打开水位流量测量仪电源，按测量键H,将仪器预热15分钟；3.打开供水泵，打开实验管道的上水调节阀门和出水阀，使水流通过文丘里管。4.关闭出水阀门，打开测压排上的排气阀，将管道和测压排屮的空气排出。并检验空气是否排完。5打开出水阀门，待水流稳定后，用量杯和秒表测量流量，用钢尺读出测压管中的压差。6.

8、调节岀水阀门，重复第5步N次。7.实验结束后将仪器恢复原状。6.5数据处理和成果分析实验设备名称仪器编号同组学生姓名己知数据：文丘里流量计喉道直径〃二cm；管道直径D二cm；斜比压计夹角Q二°系数K二cm5/2/so1.实验数据及计算成果测次压差从cm体积cm3时间SQ实cm3/sQ理=kJa/zcm3/s“=Q实/Q理指导教师实验日期2成果分析(1)将实测压差值代入式(6-7)即得理想流量。(2)用实测的净重量除以测量吋间即为实测流量。(3)流量系数用式(6・11)计算。(4)绘制□〜Q和。实〜△

9、〃的关系曲线。6.6实验中应注意的问蝕1.每次改变流量应待水流稳定后，方能测读数据，否则影响测量精度。2.每次实验前要检查称重容器屮的水是否排出或排放是否停止，如水未排出或排放未停止，要等待排放停止后再进行下一次测量。思考题1.如果文丘里管没有水平放置，对测量结果有无彫响。2.如何确定文丘里管的水头损失？3.通过实验说明文丘里管流量计的流暈系数随流暈有什么变化规律。实验四文丘里流量系数测量实验实验报告一实验目的二实验原理三实验仪器四数据处理与成果分析1.已知数据：d=