实验二 文丘里流量计校正实验

实验二 文丘里流量计校正实验

实验目的：

1、在文丘里管收缩段和扩张段，观察压力水头、速度水头沿程的变化规律，加深对伯努利方程的理解。

2、了解文丘里流量计的工作原理。

3、掌握文丘里管流量系数的测定方法。

实验装置：

稳压水箱、压差板、测点、供水箱、供水泵、文丘里、上水管、溢流管、计量水箱、回水管、实验桌等。

实验原理及方法（P69）：

原理：利用在管道中造成流速差，引起压强变化，通过压差的量测来求出流速和流量。

组成：文丘里流量计由渐缩管、喉管、渐扩管三部分所组成。

当主管水流通过此流量计时，由于喉管断面缩小，流速增加，压强相应减低，用压差计测定压强水头的变化△h，即可计算出流速和流量。

取1、2两渐变流断面，写理想流体能量方程式：

gvpgvp2020222211

移项得：hgvgvpp22212221

由连续性方程可得：

421212222112)()(ddvvddvv

代入能量方程得：

1)(222)(42112121421ddhgvhgvgvdd

流量为：1)(24442121211ddhgddvQ

对于一定的流量计，令1)(2442121ddgdK

由于推导过程采用了理想流体的力学模型，求出的流量值较实际为大。为此，乘以μ值来修正。μ值根据实验确定，称为文丘里流量系数。它的值约在0.95~0.98之间，则：

hKQ

注意：在文丘里流量计的喉管中，或在某些水流的局部区域中，由于出现巨大的流速，会发生压强在该处局部显著地降低，可能达到和水温相应的汽化压强，这时水迅速汽化，使一部分液体转化为蒸汽，出现了蒸汽气泡的区域，气泡随水流流入压强较高的区域而破灭，这种现象称为空化。

空化限制了压强的继续降低和流速的增大，减少了流通面积，从而限制了流量的增加，影响到测量的准确性。空化现象在设计中是必须注意避免的。空化现象对水力机械的有害作用称为气蚀。

实验步骤

1. 侧记各有关常数。

2. 打开电源开关，全关阀12，检核测管液面读数h1－h2是否为０，不为０时，需查出原因并予以调整。

3. 全开调节阀１２检查各有关测管液面是否都处在滑尺读数范围内？

4. 全开调节阀门12，待水流稳定后，读取各有关测压管的液面读数，并用秒表、量筒测定流量。

5. 逐次关小调节阀，改变流量5～7次，重复步骤４，注意调节阀门应缓慢。

6. 把测量值记录在实验表格内，并进行有关计算。

7. 如测管内液面波动时，应取时均值。

8. 实验结束，需按步骤２校核压差计是否回零。

实验记录表格

1 .记录计算有关常数。

d1= cm， d2= cm，

水温t= ºC， υ= cm²/s，

2. 整理记录计算表(下表仅供参考)

记录表

次序 测压管读数（cm） 水 量

（cm³） 测量时间

（s） h1 h2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

计 算 表

K＝ cm2.5/s

次

序

Q

（cm³/s）

Δh＝

h1－h2

(cm)

Re hKQ'

（cm³/s）

µ=Q／Q´

１

２

３

４

５

６

７

８

９

思考题

1.本实验中，影响管流量系数大小的因素有哪些？哪个因素最敏感？

2.为什么计算流量Q'与实际流量Q不完全相等？