流量计的校核

2010级化学2班，海金玲，41007088

一、实验目的

1.熟悉孔板流量计和文丘里流量计的构造、性能、安装方法及工作原理 2.掌握容量标定流量计的方法，绘制孔板流量计和文丘里流量计的工作曲线 3.了解空流系数与雷诺数的关系，测定孔板流量计、文丘里流量计的空流系数

二、基本原理 孔板流量计、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，据此来测定流量。 1.孔板流量计的校核

本实验装置就是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数的关系。孔板流量计是根据流体的动能和势能相互转化的原理而设计的，流体通过锐孔时流速增加，造成孔板前后产生压差，可以通过引压管在压差计和差压变送器上显示。

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,则根据伯努利方程，对截面1、2处作衡算有如下的方程式

22v2v1p1p2p

 （2-23） 2

或

(vv)22212p

（2-24）

由于缩脉楚截面位置随流速而变化，截面面积S2是已知的，因此，用孔板径处流速V0来替代上式中的V2，有考虑到这种代替会带来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，于是（2-24）可改写为

2p（2-25） 22

(v0v1)C  Sv10v0对于不可压缩性流体，根据连续性方程 可知，将其带入式S12p（2-25）整理可得

C v0 （2-26）

S02 1()S1

令 C0

CS1(0)2S1(2-27)

则（2-26）可简化为 v0C0

2p（2-28）



根据V0和S0即可计算出不可压缩流体的体积流量

2p （2-29） qvv0S0C0S0

（2-30） QvSCS2gRv0000式中qv——体积流量，m/s

R（m水柱）——倒U形压头差读数， R3

——水的密度，kg/m

3

pgCo——空流系数

孔板流量计的优点是构造简单，造价低廉，计量准确，安装方便；主要缺点是机械能损失大，压头损失h1占到压头差读数的90%左右。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压力值，称为永久损失。d0/d1的值越小，永久损失越大。孔板流量计适用于要求计量准确但动力消耗不大的场合。

2.文丘里流量计的校核

为了克服孔板流量计由于流体流道突然缩小和突然扩大引起的机械能损失这一缺点，对孔板流量计进行改进，采用渐缩渐扩管的形式。当流体流过这样的流道时，就不会出现边界层分离及漩涡现象，大大降低了机械能损失，我们将这种结构的管成为为文丘里管。

文丘里管流量计测量原理与孔板流量计完全相同，只是永久损失要小得多。流速、流量的计算仍可用式（2-28）和（2-29）求取，式中V0仍代表最小界面的流速文丘里管的孔流系数Co为了与孔板流量计区别一般用Cv表示。压头损失hl只有压头差读数的10%或者更少，即

0.1p hf0.1R g

文丘里流量计的优点是比孔板流量计机械能损失小，安装方便，缺点是加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定的管长位置，计量没有孔板的准确。故其适用于动力消耗是主要矛盾但计量要求不太高的场合，尤其适用于低压气体的输送。

三、实验步骤

1.熟悉实验装置流程，了解组成实验装置各部分所在的位置及作用 2.启动管道循环水泵，打开两个管路的进口球阀和管路出口闸阀，排出装置管道中的气体

3.待管路排气完成后对倒U形压差计进行调节，使其处于待工作状态 4.开始试验测定

关闭文丘里管的进口闸，先进行孔板流量计测定。用管路出口闸阀改变流量，对应对应没一个阀门开度，用容积法测量流量，同时记下压差计的读数R和计量箱的流体高度。按照由小到大的顺序在小流量时测定8~9个点，大流量时测定5~6个点。为保证标定精度，最好再从大流量到小流量重复一次，然后取其平均值。 5.测流量时应保证每次测量的准确性，计量箱液位差不小于100mm或测量时间不少于40s

四、实验数据处理

qv实验序号 R孔 R文 h/cm t/s m3/s 3.58E-5 5.57E-5 8.04E-5 1.086E-4 1.317E-4 1.399E-4 1.920E-4 1.922E-4 1.958E-4 2.3E-4 2.493E-4 2.503E-4 V孔m/s Co Re孔 V文m/s Cv Re文 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 0.014 0.032 0.068 0.115 0.181 0.195 0.385 0.362 0.382 0.568 0.623 0.6 0.006 0.012 0.028 0.043 0.066 0.076 0.141 0.138 0.142 0.213 0.239 0.248 10.3 10.6 10.4 12.8 10.8 10.4 11.5 10.9 11.4 11.2 11.2 11.5 3.50 231.38 159.38 145.13 101.03 91.59 73.80 69.88 71.59 57.75 55.34 56.60 0.194 0.301 0.435 0.588 0.712 0.757 1.038 1.039 1.059 1.960 1.348 1.3 0.370 0.380 0.375 0.391 0.378 0.387 0.378 0.390 0.387 0.387 0.386 0.375 2.96E3 0.294 4.59E3 0.457 6.E3 8.96E3 1.085E4 1.1E4 1.582E4 1.584E4 1.614E4 2.987E4 2.055E4 2.063E4 0.66 1.00 1.08 1.148 1.575 1.577 1.606 1.960 2.045 2.053 0.856 0.955 0.0 0.970 0.950 0.940 0.947 0.958 0.962 0.959 0.945 0.931 3.E3 5.66E3 8.16E3 1.238E4 1.337E4 1.421E4 1.950E4 1.952E4 1.988E4 2.426E4 2.532E4 2.2E4

lgR孔 Linear Fit of Sheet1 B\"lgR孔\"lgR孔 (m)0.1EquationWeightResidual Sum of SquaresPearson's rAdj. R-Squary = a + b*xNo Weightin0.001960.999690.99932ValueStandard Err0.060060.018InterceptSlope6.861.9714lgR孔5E-51E-41.5E-42E-42.5E-4lgqv (m/s)

lgR文 Linear Fit of Sheet1 B\"lgR文\"0.1lgR文 (m)Equationy = a + b*xNo WeightiWeightResidual 0.00568Sum of Squares0.99906Pearson's r0.99793Adj. R-Squa0.01lgR文InterceptSlopeValue6.28811.9215Standard Er0.10230.026365E-51E-41.5E-42E-42.5E-4lgqv (m/s)

0.6 Co C Linear Fit of Sheet1 B\"Co\"0.50.4Co0.3Equationy = a + b*x0.2No WeightiWeightResidual 3.78213E-Sum of 4Squares0.51398Pearson's r0.1906Adj. R-SquaValueStandard Er0.025870.00636InterceptSlope0.33310.01200.1Co0.0lgRe

Cv Linear Fit of Sheet1 B\"Cv\"1.41.21.00.8CvEquationWeightResidual Sum of SquaresPearson's rAdj. R-Squary = a + b*xNo Weightin0.00710.1950.35331ValueStandard Err0.122830.02962InterceptSlope0.61400.07840.60.40.20.05000Cv1000015000200002500030000lgRe

六、实验思考题

1.在安装孔板,文丘里流量计时各应注意什么问题？ 答：(1)流量计要与管道同心；

(2)垫片要与管道同心，不能凸出于管道中； (3)两根导压管的最高端的高度要一致； (4)要有取压的根部阀（截止阀）； (5)防冻；

(6)气体的导压管应向上引出，液体的应向下引出。

2.实验装置中的测压装置采用倒U形压差计的好处有哪些？如何进行调节？ 答：(1)是在低压系统中被测流体是强酸、强碱或强氧化剂时，选用惰性气体为指示剂、用倒U形管压差计测量系统的压力差是非常适合的。测量基本原理：若p1﹥p2，则倒U形管内出现的液位差R。取过左端液面B的水平面为等压面，类似地，运用流体静力学基本方程可得：

p1-p2=(ρB-ρA)Rg

当指示剂为气体时，上式同样可简化为：

p1-p2≈ρBRg

(2)调节：它以被测液体作为指示液，液体的上方充满空气，空气的进出可通过顶端的旋塞来调节，从而可达到所要求的液柱水平位置。

3.如何检查系统排气是否完全？实验为什么要采用最原始的体积法测定流体流量？

答：看流量装置或系统的情况。一般可以采用几种措施：

(1)安装一段透明管道，在水平与垂直管道的转弯处。由此来直接观测。

(2)在垂直管道顶端加一个排气阀。通水后，停止水流，打开排气阀，直到无气体排出为止。

采用最原始的体积法测定流体流量操作简单方便。