实验三  流量计的标定及流动阻力测定

一、实验目的

（1）熟悉节流式流量计的构造及应用；

（2）掌握流量计标定方法之一——容量法；

（3）测定孔板流量计的孔流系数。

二、基本原理

1、流量计标定原理

常用的流量计大都按标准规范制造，出厂前厂家需通过实验为用户提供流量曲线，或给出规定的流量计算公式用的流量系数，或将流量读数直接刻在显示仪表上。如果用户遗失出厂的流量曲线，或被测流体的密度与工厂标定所用流体不同，或流量计经长期使用而磨损，或使用自制的非标准流量计时，都必须对流量计进行标定。

孔板流量计是应用最广的节流式流量计，本实验就是通过测定节流元件前后的压差及相应的流量来确定流量系数。

本实验多采用孔板流量计测定液体流量，用容量法进行标定。

孔板流量计是利用流体通过锐孔的节流作用，使流速增大，压强减小，造成孔板前后压强差，以此作为测量的依据。其构造原理如图3-1所示。

若管路直径为d₁，孔板锐孔直径为d₀，流体流经孔板后所形成缩脉的直径d₂，流体密度为ρ，则根据伯努利方程，在截面Ⅰ、Ⅱ处有：

      （式3-1）

由于缩脉处位置随流速而变，截面积A₂又难于知道，而孔板孔径的面积Ao为已知，因此，用孔板孔径处流速u₀来代替上式中的u₂。又考虑这种代替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，将代入，整理后可得：

。                          （式3-2）

令                                            （式3-3）

根据u_o，A_o即可算出流体的体积流量：

，                         （式3-4）

或                                        （式3-5）

式中：Vs——流体的体积流量，m³/s；

R——U型管压差计读数，m；

ρ_R——压差计中指示液密度，kg/m³；

C_o——孔流系数。

C_o由孔板锐孔的形状、测压口位置、孔径与管径之比d_o/d₁和雷诺系数Re所决定。具体数值由实验测定。孔板的d_o/d₁为一定值，Re超过某个数值后，Co接近于常数。一般工业上定型的流量计，就是规定在Co为定值的流动条件使用。Co值范围一般为0.6－0.7。

2．流动阻力测定原理

流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现在压强的降低；

h_f=  [ m]

根据伯努利方程可知，流体通过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数ΔR算出：

△p=ΔR(ρ_指－ρ_水)g

其中：ρ_指——压差计中指示液密度，kg/m³。本实验中用水银作指示液，被测流体为水。

ΔR——U型管中水银位差，m。

g——重力加速度，g=9.81m/s²。

三、实验装置与流程

1、本设备主要参数：管道直径0.027m                     孔板直径0.018m

2、流程图：

 

图3-2   孔板流量计标定流程图

（1）离心泵                （2）测定流体经过孔板所带来的阻力损失的U形压差计

（3）测定孔板前后压降的U形压差计                     （4）孔板流量计

（5）涡轮流量计                                                     （6）调节阀

（7）引水阀                                                            （8）水箱

（9）排水阀                                                           

3、装置：

（1）元件                 镀锌水管Dg=1＂           内径=27mm            孔板孔径=18mm

（2）测量仪表          U形压差计，指示液（水银）             涡轮流量计LW-25

                                 精度0.5级                       量程1.6～10m³/h

                                 仪表编号：                      常数：

                                 MMD智能流量仪

四、实验步骤

1、水箱充水至排气口的下方。

2、仪表调整，MMD智能流量仪及LW-15型按说明书调节。

3、打开压差计上平衡阀，打开各放气阀

4、关闭出口调节阀，启动循环水泵，再开出口阀。

5、排气（观察玻璃球中有无气泡）

6、读取压差计零位读数（或实验前静止时读数）。

7、先关排气阀，再关平衡阀。

8、开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点，测定孔板前后压降和经过孔板所带来的压降。

9、测定读数：改变管道中的流量，读出一系列流量及压差。

10、实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。

五、数据记录与数据处理

数据记录如表3-1，数据处理如表3-2

表3-1  流量计校正数据记录表

t=        ℃    涡轮流量计系数N=            转/（L/s）         孔板直径do=     mm

表3-2  流量计校正数据处理表

锐孔截面积Ao=0.785do² =         m²

六、实验报告

按正规要求书写实验报告，书写实验报告时，还应注意以下事项：

1、根据实验结果在直角坐标纸描绘的关系曲线，求Co并与数据处理表中所得的比较。

2、对实验结果进行讨论。

七、思考题

1、Co与哪些因素有关？

2、离心泵启动时应注意什么？

3、流量计标定实验中，操作要点有哪些？

第二篇：实验3 流量计性能测定实验

实验3 流量计性能测定实验

一、实验目的

⒈了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。

⒉掌握流量计的标定方法（例如标准流量计法）。

⒊了解节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律，流量系数C的确定方法。

⒋学习合理选择坐标系的方法。

二、实验内容

⒈通过实验室实物和图像，了解孔板、1/4园喷嘴、文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。

⒉测定节流式流量计（孔板或1/4园喷嘴或文丘里）的流量标定曲线。

⒊测定节流式流量计的雷诺数Re和流量系数C的关系。

三、实验原理

流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为：

式中：被测流体(水)的体积流量，m³/s；

         流量系数，无因次；

         流量计节流孔截面积，m²；

         流量计上、下游两取压口之间的压强差，Pa ；

         被测流体(水)的密度，kg／m³ 。

用涡轮流量计和转子流量计作为标准流量计来测量流量V_S。每一个流量在压差计上都有一对应的读数，将压差计读数△P和流量V_s绘制成一条曲线，即流量标定曲线。同时用上式整理数据可进一步得到C—Re关系曲线。

四、实验装置

该实验与流体阻力测定实验、离心泵性能测定实验共用图1所示的实验装置流程图。

⒈本实验共有六套装置，流程为：A→B(C→D)→E→F→G→I 。

⒉以精度0.5级的涡轮流量计作为标准流量计，测取被测流量计流量（小于2m³/h流量时，用转子流量计测取）。

⒊压差测量：用第一路差压变送器直接读取。

图1 流动过程综合实验流程图

⑴—离心泵；⑵—大流量调节阀；⑶—小流量调节阀；⑷—被标定流量计；⑸—转子流量计；⑹—倒U管；⑺⑻⑽—数显仪表；⑼—涡轮流量计； ⑾—真空表；⑿—流量计平衡阀；⒁—光滑管平衡阀；⒃—粗糙管平衡阀；⒀—回流阀；⒂—压力表；⒄—水箱；⒅—排水阀；⒆—闸阀；⒇—截止阀；a—出口压力取压点；b—吸入压力取压点；1-1’—流量计压差；2-2’—光滑管压差；3-3’—粗糙管压差；4-4’—闸阀近点压差； 5-5’—闸阀远点压差；6-6’—截止阀近点压差；7-7’—截止阀远点压差；J-M—光滑管；K-L—粗糙管

五、实验方法:

⒈按下电源的绿色按钮，使数字显示仪表通电预热，调节第1路差压变送器的零点,关闭流量调节阀⑵⑶。

⒉按下离心泵的绿色按钮，启动离心泵；开启流量调节阀⑵⑶，将回流阀⒀全开，并旋开平衡阀⑿，赶净管路和导压管路内的气泡。

⒊在流量为0时，检查压差数字显示器第1路是否为零。若不为零，则说明系统内有气泡存在，需赶净气泡方可测取数据。

⒋用阀⑴⑵调节流量，从小流量至大流量或从大流量至小流量测取12～15组数据(同时测量压差和流量)，并记录水温。

⒌继续其它实验。 实验结束后，关闭流量调节阀，切断电源。

六、注意事项

⒈启动离心泵之前，必须检查流量调节阀⑵⑶是否关闭。

⒉赶气时，务必先打开平衡阀，但测数据时则必须关闭平衡阀。

七、报告内容

⒈将实验数据和整理结果列在数据表格中，并以其中一组数据计算举例。

⒉在合适的坐标系上，标绘节流式流量计的流量V_S与压差△P的关系曲线（即流量标定曲线）、流量系数C与雷诺数Re的关系曲线。

⒊回答下列思考题：

⑴试验管路及导压管中如果积存有空气，为什么要排除?

⑵什么情况下的流量计需要标定?标定方法有几种?本实验是用哪一种?

⑶U管压差计上装设的平衡阀有何作用？在什么情况下应开着?在什么情况下应该关死?

八、设备主要参数