实验三、流量计实验
一、实验目的
1.掌握孔板、文丘利节流式流量计的工作原理及用途。
2.测定孔板流量计的流量系数α，绘制流量计的校正曲线。
3.了解两用式压差计的结构及工作原理，掌握两用式压差计的使用方法。
二、实验装置
本实验采用管流综合实验装置。管流综合实验装置包括6根实验管路、电磁流量计、文丘利流量计、孔板流量计，其装置流程图如图1-3-1所示。
图1-3-1 管流综合实验装置流程图
F1—文丘利流量计； F2—孔板流量计；F3—电磁流量计；
C—量水箱； V—阀门； K—局部阻力实验管路
三、实验原理
1.文丘利流量计。
文丘利管是一种常用的量测有压管道流量的装置，属压差式流量计（见图1-3-2）。它包括收缩段、喉道和扩散段三部分，安装在需要测定流量的管道上。在收缩段进口断面1-1和喉道断面2-2上设测压孔，并接上压差计，通过量测两个断面的测压管水头差，可以计算管道的理论流量Q，再经修正即可得到实际流量。
2.孔板流量计。
如图1-3-3所示，在管道上设置孔板，在流动未经孔板收缩的上游断面1-1和经孔板收缩的下游断面2-2上设置压孔，并接上压差计，通过测量两个断面的测压管水头差，可以计算管道的理论流量Q，再经修正即可得到实际流量。孔板流量计也属压差式流量计，其特点是结构简单。
图1-3-2 文丘利流量计示意图 图1-3-3 孔板流量计示意图
3.理论流量。
水流从1-1断面到达2-2断面，由于过水断面的收缩，流速增大，根据恒定总流能量方程，若不考虑水头损失，速度水头的增加等于测压管水头的减小（即压差计液面高差
），因此，通过量测到的建立了两个断面平均速度
和
之间的关系：
（1-3-1）
如果假设动能修正系数
，则最终得到理论流量为：
（1-3-2）
其中：
式中 A——孔板锐孔断面面积；
——分别为1-1,2-2截面的面积。
4.流量系数。
(1)流量计流过实际流体时，由于两断面测压管水头差中还包括因粘性而造成的水头损失，所以流量应修正为：
（1-3-3）
其中，
，称为流量计的流量系数。
(2)流量系数除了反映粘性的影响外，还包括在推导理论流量时将断面动能修正系数
近似取为1.0带来的误差。
(3)流量系数体现了缓变流假设是否得到了严格的满足这一因素。对于文丘利流量计，下游断面设置在喉道，可以说缓变流假设得到了严格的满足。而对于孔板流量计，因下游的收缩断面位置随流量而变，但下游的量测断面位置是固定不变的，所以缓变流假设往往得不到严格的满足。
(4)对于某确定的流量计，流量系数取决于雷诺数，但当雷诺数较大（流速较高）时，流量系数基本不变。
四、实验要求
1．有关常数： 实验装置编号：No. 3
孔板锐孔直径：
= 2.744 
；面积：A= 5.914 
；
系数：
= 26.181 
2．实验数据记录及处理见表1-3-1。
表1-3-1 实验数据记录及处理表
取第一组数据进行相关计算：
=
=91.8-24.9=66.9×10-2m2，
=(13.6-1.0) =12.6=12.6×66.9×10-2=842.94×10-2m2，
=
，
()=17.81/3600/(7601.242×10-6)=0.651
3．绘制孔板流量计的校正曲线图。
五、实验步骤
1.熟悉管流实验装置，找出本次实验的实验管路（第4根、第6根实验管）。
2.先将进水阀门V1完全打开，使实验管路充满水，然后打开排气阀V10，排除管内的空气，待排气阀有水连续流出（说明空气已经排尽）时关闭阀V10。
3.打开孔板的两个球形阀门，检查汞-水压差计左右两汞柱液面是否在同一水平面上。若不在同一水平面上，则需排气调平。
4.将两用式压差计上部的球形阀关闭，并把阀V9完全打开，待水流稳定后，接通电磁流量计的电源（接通电磁流量计前务必使管路充满水），记录电磁流量计、压差计的读数。
5.按实验点分布规律有计划地逐次关小阀V9，共量测12组不同的流量及压差。
6.实验完毕后，依次关闭阀V9、孔板的两个球形阀，打开两用式压差计上部的球形阀。
六、注意事项
1.本实验要求2-3人协同合作，共同完成。为了使读数准确无误，读压差计、调节阀门及测量流量的同学要互相配合。
2.读数时读取汞-水压差计的凸液面。
3.电磁流量计通电前，务必保证管路充满水。
4.不要启动与本实验无关的阀门。
七、问题分析
1．在实验前，有必要排尽管道和压差计中的空气吗？为什么？
答：有必要。因为如果在接通电磁流量计前没有使管路充满水，会对读数产生一定影响，压差计读数会不准确，进而影响实验结果。
2．压差计的液面高度差是否表示某两断面的测压管水头差？怎样把汞-水压差计的压差换算成相应的水头差？
答：(1)不表示，压差计液面高度差是汞柱差，而不是水头差。(2)由等压面原理，有
，所得即为所求水头差。
3．文丘利流量计和孔板流量计的实际流量与理论流量有什么差别，这种差别是由哪些因素造成的？
答：实际流量比理论流量要小。造成因素：①由于水在流动过程中有能量损失；②两个断面处动能修正系数也不等于1，实际中为大于1；③电子流量计测量时，有误差；④流量计测压时有仪器误差与人为误差。
八、心得体会
通过本次实验，我了解了流量计的工作原理，掌握了相关计算技能，同时，锻炼了我的动手能力及与同组同学的配合能力，使我受益匪浅。十分感谢老师的耐心讲解及悉心指导！
第二篇：实验3、流量计的校正实验
流量计的校正实验
一、实验目的
1. 熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。
2. 掌握流量计的标定方法之一——容量法。
3. 测定孔板流量计的孔流系数与雷诺准数的关系。
二、实验原理
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。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。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。
从小到大调节流量，测取流量与压差计读数R，得一组数据，测取10组数据即可
主要参数与公式：
三、
实验装置
四、实验步骤
1、 开启出口阀和灌水阀，使泵内灌满水，然后关闭灌水阀和出口阀。
2、 启动水泵
3、 水泵运行后，单击出口阀手柄下方，每单击一次，增大一次，认为数据可行，单击“记录数据”，即一组数据，依次在最大流量范围内（1.3L/s），取10~15组数据。
4、 数据记录完毕后，关闭出口阀，再关闭水泵。
五、数据处理
六、思考题
1、 孔流系数与哪些因素有关？
答：孔流系数由孔板的形状、测压口位置、孔径与管径之比d0/d1和雷洛系数Re所决定。
2、 孔板、文丘里流量计安装时各应注意什么问题？
答：对准位置、准确安装喉部
3、 如何检查系统排气是否完全？
答：直到排气阀指导系统中无气泡为止
4、 从实验中，，可以直接得到ΔR－V的校正曲线，经整理后也可以得到 －Re的曲线，这两种表示方法各有什么优点？
答：