流量计流量的校正实验

流量计流量的校正实验 一( 实验目的 1. 熟悉孔板流量计、文丘里流量计的构造、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、文丘里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。 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1所示。 若管路直径为d，孔板锐孔直径为d，流体流经孔板10 前后所形成的缩脉直径为d，流体的密度为ρ，则根据柏2 、2处有: 努利方程，在界面1 图1 孔板流量计 22uuppp,,,2112 ,,2,, 22uup,,,2/,或 21 AA由于缩脉处位置随流速而变化，截面积又难以指导，而孔板孔径的面积是已知的，因此，20 uu用孔板孔径处流速来替代上式中的，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02 量损失，故需用系数C加以校正。 22uuCp,,,2/, 21 A0对于不可压缩流体，根据连续性方程可知，代入上式并整理可得: uu,10A1 Cp2/,, u,0A01()2,A1 CC, 令 0A201(),A1 则 uCp,,2/,00 根据和即可计算出流体的体积流量: uA00 V,uA,CA2,p/,0000 或 V,uA,CA2gR(,,,)/,0000i 3V式中:,流体的体积流量， m/s; R ,U形压差计的读数，m; 3 ,压差计中指示液密度，kg/m; ,i C,孔流系数，无因次; 0 C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。0 当孔径与管径之比为一定值时，Re超过某个数值后，C接近于常数。一般工业上定型的流量计，就0 CC是规定在为定值的流动条件下使用。值范围一般为0.6,0.7。 00 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10d，下游为1 5d。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2 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。d/d的值越小，永久损失越大。 012.文丘里流量计的校核 孔板流量计的主要缺点时机械能损失很大，为 了克服这一缺点，可采用一渐缩渐括管，如图2所 示，当流体流过这样的锥管时，不会出现边界层分 离及漩涡，从而大大降低了机械能损失。这种管称 为文丘里管。 文丘里管收缩锥角通常取15?,25?，扩大段锥 角要取得小些，一般为5?-7?，使流速改变平缓，因 为机械能损失主要发生在突然扩大处。 图2 文丘里流量计 文丘里流量计测量原理与孔板完全相同，只不过永久损失要小很多。流速、流量计算仍可用计算孔板流量计式子进行计算，式中仍代表最小截面处(称为文氏喉)的流速。文丘里管的孔流系数uC00 约为0.98-0.99。机械能损失约为: 2w,0.1u f0 文丘里流量计的缺点是加工比孔板复杂，因而造价高，且安装时需占去一定管长位置，但其永久损失小，故尤其适用于低压气体的输送。 三.实验装置与流程 实验装置 如图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 流量计校合实验示意图 四.实验步骤 1. 熟悉实验装置，了解各阀门的位置及作用。启动离心泵。 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。 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。 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: 3(1)根据体积法(秒表配合计量筒)算得流量V(m/h); 4V(2)根据,，孔板取喉径d,15.347mm，文丘里取喉径d,12.403mm; u02,d (3)读取流量V(由闸阀开度调节)对应下的压差计高度差R，根据和uCp,,2/,00 ，求得C值。 ,p,,gR0 ,du(4)根据，求得雷诺数，其中d取对应的d值。 Re,0, (5)在坐标纸上分别绘出孔板流量计和文丘里流量计的,Re图。 C0 五.实验数据及处理 1(数据记录 计量桶底面积为0.1? 3流量V m/h 孔板压降?P mmHO 文丘里管压降?P mmHO 水温22序号 t? 时间s 高度 ? 左 右 压差 左 右 压差 2(数据处理 文丘里管压降?P 孔板压降?P1 23序号 流量V m/h 流速um/s 孔流系数 C0 0Pa Pa 1. 将所有原始数据及计算结果列成，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,Re图。 C0 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,