节流式流量计校核实验装置（LJ100D）——实验指导书

节流式流量计校核装置

实验指导书

节流式流量计校核实验装置（LJ100D）——实验指导书

流量计的校核

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、 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。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。

2.1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3-1所示。

若管路直径为d1，孔板锐孔直径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ρ，则根据柏

努利方程，在界面1、2处有：

图3－1 孔板流量计

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2u2?u12p1?p2?p （3-1

） ??2??

? （3-2） 或

由于缩脉处位置随流速而变化，截面积A2又难以指导，而孔板孔径的面积A0是已知的，因此，用孔板孔径处流速u0来替代上式中的u2，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。式（3－2

）改写为

? （3-3）

对于不可压缩流体，根据连续性方程可知u1?A0u0，代入式（3-3）并整理可得 A1

u0? （3-4）

令

C0?

（3-5） 则式（3-4）简化为 u0?C （3-6） 根据u0和A0即可计算出流体的体积流量：

V?u0A0?C0A02?p/? （3-7） 或 V?u0A0?C0A02gR(i?)/ （3-8） 式中：V－流体的体积流量， m3/s；

R－U形压差计的读数，m；

?i－压差计中指示液密度，kg/m3；

C0－孔流系数，无因次；

C0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，C0接近于常数。一般工业上定型的流量计，就是规定在C0为定值的流动条件下使用。C0值范围一般为0.6-0.7。

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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。

三、实验装置与流程

实验装置 如图3-3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3-3 流量计校合实验示意图

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四、实验步骤与注意事项

1. 熟悉实验装置，了解各阀门的位置及作用。

2. 对装置中有关管道、导压管、压差计进行排气，使倒U形压差计处于工作状态。先进行管路的引压操作。需打开实验管路均压环上的引压阀，对倒U型管进行操作如下，其结构如图2所示。

（1）排出系统和导压管内的气泡。关闭管路总出口阀7，使系

统处于零流量、高扬程状态。关闭进气阀门3和出水活栓5以

及平衡阀门4。打开高压侧阀门2和低压侧阀门1使实验系统

的水经过系统管路、导压管、高压侧阀门2、倒U形管、低压

侧阀门1排出系统。

（2）玻璃管吸入空气。排净气泡后，关闭1和1两个阀门，打

开平衡阀4和出水活栓5进气阀3，使玻璃管内的水排净并吸

人空气。

（3）平衡水位。关闭阀4、5、3，然后打开1和2两个阀门，

让水进入玻璃管至平衡水位（此时系统中的出水阀门始终是关

闭的，管路中的水在零流量时，U形管内水位是平衡的）压差

计即处于待用状态。

（4）被测对象在不同流量下对应的差压，就反应为倒U型管压差计的左右水柱之差。

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8－9个点，大流量时测量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。

（1）容积法测量流量：关闭计量桶出水阀，调节阀门开度，确定一流量并保持稳定；

（2）把转弯头转向计量桶，并同时按下秒表，当液位或时间满足要求时按下秒表并把弯头转出计量桶；

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（m3/h）；

（2）根据u?图2 倒U型管压差计 1－高压侧阀门；2－低压侧阀门； 3－进气阀门； 4－平衡阀门； 5－出水阀门 4V，孔板取喉径d0＝15.347mm，文丘里取喉径d＝12.462mm； ?d

2

（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u0?C和

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?p??gR，求得C0值。

（4）根据Re?du?

?，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C0－Re图。

五、实验报告

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C0－Re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？

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C0－Re的曲线，这两种

表示方法各有什么优点？

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