文丘里及孔板流量計流量系數(shù)的測定方法實驗教案

1、9 / 9攀枝花學(xué)院Pan zhihua Uni versity驗教20102011 學(xué)年度第二學(xué)期課程名稱 冶金傳輸原理實驗項目名稱文丘里及孔板流量計流量系數(shù)的測定方法項目學(xué)時4學(xué)時適用班級 2008級冶金工程鋼鐵、有色方向班等授課教師吳國洋教師職務(wù)副教授教學(xué)單位 材料工程學(xué)院教務(wù)處制實驗教案實驗項目 名稱文丘里及孔板流量計流量系數(shù)的測定方法實驗學(xué)時4獨立設(shè)課 非獨立設(shè) 課實驗課類別1.基礎(chǔ)口 2.專業(yè)基礎(chǔ)口3. 專業(yè)口 4. 其它口任課教師吳國洋職稱副教授授課對象2008級冶金工程鋼鐵、有色方向班?？平滩暮?主要參考資 料1、自編頭驗扌曰導(dǎo)書；2、哈爾濱東光教學(xué)實驗設(shè)備有限公司，流體力學(xué)綜

2、合試驗臺實驗指導(dǎo)書；3、網(wǎng)上相關(guān)資料。教學(xué)目的和 教學(xué)要求教學(xué)目的：通過本實驗可以讓學(xué)生理解傳輸原理中的伯努利方程在實驗中的應(yīng) 用，強(qiáng)化學(xué)生對文丘里流量計及孔板流量計的理解和掌握。教學(xué)要求：1 、測定文丘里流量計流量系數(shù)。2 、測定孔板流量計的流量系數(shù)。教學(xué)內(nèi)容 提要 提要文丘里流量計和孔板流量計都屬于節(jié)流式流量計，即在管流中接入文 丘里管或安裝一塊孔板，強(qiáng)制地改變局部地方的管流速度和壓強(qiáng)， 測量其 壓差就可以計算管道流量。文丘里流量計由收縮段、喉部、擴(kuò)散段組成（參見圖2），其收縮角為2025°,折角處應(yīng)圓滑，盡量接近流線型，喉部是文丘里流量計的斷 面最小的部位，此處的流線曲率半徑相

3、當(dāng)大，流動可視為緩變流，擴(kuò)散角 一般為515°。孔板流量計是一塊外徑與管道內(nèi)徑相同的孔板（參見圖3），孔板上開設(shè)一個內(nèi)孔，該內(nèi)孔迫使過流斷面突然變小，流速變大，壓強(qiáng)降低。文丘里管和孔板都是測量流量的儀器， 在使用之前，要預(yù)先測量它的 流量系數(shù)，稱為流量計的標(biāo)定。為了計算管道的流量，在管道中安裝一個文丘里流量計，對于圖1、2所示的斷面，應(yīng)用伯努利方程，則有2 2-p11V1_p22V2/、Z1rZ2幾（1 丿g2gg2g式中：乙、Z2-分別為測壓管1、2的位置水頭，單位：m本實驗Z1 = Z2 ； 衛(wèi)1、衛(wèi)2 -分別為測壓管1、2的壓力水頭，其值可用h1、h2的 gg讀數(shù)表示，單位：m

4、1、2-動能修正系數(shù)，其值約等于1；V1、V2-測壓管1、2斷面處液體的速度；利用連續(xù)性方程v1A1 v2A2，上式可轉(zhuǎn)化為2（ Pi P2）/V 21”1 （d2/dj4利用測壓管直接測里壓差，則有 p1 p2g（m h2），于是（2）I 2g(hi h2)VI:（3）v 24屮(d2/dj4速度與截面積相乘就可以計算流量，上面的計算中，沒有考慮粘性的影響，因此，流量的表達(dá)式可修正為Qa2v2d；|2g(hih2)（4）4 yi (d2/di)4式中， 稱為文丘里管的流量系數(shù)，工藝精良的文丘里流量計的流量系數(shù)達(dá)0.99以上。利用孔板裝置也可以測量管道的流量， 如圖3所示，流體受到孔板的節(jié)制，

5、在孔板的下游形成一股射流，圖中的斷面 4是射流喉部，對斷面3和斷面4應(yīng)用伯努利方程2 2 P33V3P44V4Z3Z4g2gg2g（5）利用連續(xù)性方程V3A3 V4A4（ A為管道面積A）,則得到射流喉部的流速v,2(P3 P4)/（6）V4_ 12V 1 (A4/A3)2喉部的壓強(qiáng)不能直接測出，一般用管壁上的靜壓 P0代替，顯然P3 P4g(h3 h4)（»射流喉部的速度為丨 2g(h3 h4)V4 'l (A4/A3)2（8）流量QA4v4引入流量系數(shù)，有QAoj2g(h3 h4)（9）式中Ao為孔口面積。顯示，流量系數(shù) 的取值除了受到粘性的影響之外， 也還取決于孔口面積

6、與管道面積的比值A(chǔ)o/A。標(biāo)定文丘里或孔板流量計的流量系數(shù)的方法是：用體積法測出流量Q,讀取測壓管的液柱高度，利用式（4）或式（9）確定 值。教學(xué)重點和教學(xué)重點：文丘里流量計及孔板流量計流量系數(shù)的計算；教學(xué)難點教學(xué)難點：文丘里流量計及孔板流量計流量系數(shù)的計算。需要特別 注意的問題1、由于實驗室內(nèi)設(shè)備較多，不要亂動或私自拆卸；2、測量中不要把部件弄掉。3、在水流穩(wěn)定時讀數(shù)；4、管內(nèi)空氣必須排干凈。教學(xué)環(huán)節(jié) 時間安排理論 講解安全教育演示學(xué)生 操作實驗結(jié) 果簽字作業(yè) 布置結(jié)束語30分鐘10分鐘20分鐘125分鐘5分鐘5分鐘5分鐘教學(xué)進(jìn)程安排課次周次節(jié)次組別人數(shù)累計學(xué)時備注15（一） 5、6、7、8

7、142008級冶金工程有色方向班25（三）5、6、7、8242008級冶金工程有色方向班35（五）5、6、7、8342008級冶金工程有色方向班46（一） 5、6、7、8442008級冶金工程有色方向班56（三）5、6、7、8542008級冶金工程有色方向班67（二） 7、8、9、10142008級冶金工程鋼鐵方向班78（二） 7、8、9、10242008級冶金工程鋼鐵方向班89（二） 7、8、9、10342008級冶金工程鋼鐵方向班910（二） 7、8、9、10442008級冶金工程鋼鐵方向班1011（二） 7、8、9、10542008級冶金工程鋼鐵方向班1112（二） 7、8、9、1064

8、2008級冶金工程鋼鐵方向班實驗教案課題（項目）名稱：文丘里及孔板流量計流量系數(shù)的測定方法計劃學(xué)時：4學(xué)時實驗項目類型：1.演示性2.驗證性3.綜合性4.設(shè)計性5.其它口文丘里及孔板流量計流量系數(shù)的測定方法、實驗?zāi)康?、測定文丘里流量計流量系數(shù)2、測定孔板流量計的流量系數(shù) 、實驗裝置圖1文丘里、孔板實驗原理圖圖1是文丘里管、孔板流量計實驗原理圖，測壓管1、2用于測量文丘里流量計的壓差，測壓管3、4用于測量孔板流量計的壓差】3-一枚縮段喉部 嚴(yán)敲段圖2文丘里流量計 4圖3孔板流量計二、實驗原理文丘里流量計和孔板流量計都屬于節(jié)流式流量計，即在管流中接入文丘里管或安裝一塊孔 板，強(qiáng)制地改變局部地方的

9、管流速度和壓強(qiáng)，測量其壓差就可以計算管道流量。文丘里流量計由收縮段、喉部、擴(kuò)散段組成(參見圖2)，其收縮角為2025°,折角處應(yīng)圓滑，盡量接近流線型，喉部是文丘里流量計的斷面最小的部位，此處的流線曲率半徑相當(dāng)大， 流動可視為緩變流，擴(kuò)散角一般為 515°?？装辶髁坑嬍且粔K外徑與管道內(nèi)徑相同的孔板(參見圖3)，孔板上開設(shè)一個內(nèi)孔，該內(nèi)孔迫使過流斷面突然變小，流速變大，壓強(qiáng)降低。文丘里管和孔板都是測量流量的儀器，在使用之前，要預(yù)先測量它的流量系數(shù)，稱為流量 計的標(biāo)定。為了計算管道的流量，在管道中安裝一個文丘里流量計，對于圖1、2所示的斷面，應(yīng)用伯努利方程，則有ZiPl2iVi2

10、gZ2P2式中:Zi、Pigg2的位置水頭，單位:Z2-分別為測壓管i、P2 -分別為測壓管g2-動能修正系數(shù)，其值約等于i；V2-測壓管i、2斷面處液體的速度; 利用連續(xù)性方程Vi Ai V2A2，上式可轉(zhuǎn)化為22V22gm本實驗zi=Z2 ；(1)1、2的壓力水頭，其值可用hi、h2的讀數(shù)表示，單位:(2)v ；2(»P2)/2 1 (d2/di)4利用測壓管直接測量壓差，則有 pi P2g (hi h2)，于是(3)I 2g(h h2)V2,4J (d2/di)速度與截面積相乘就可以計算流量，上面的計算中，沒有考慮粘性的影響，因此，流量的 表達(dá)式可修正為2g(hi h2)d；4

11、式中，稱為文丘里管的流量系數(shù)，工藝精良的文丘里流量計的流量系數(shù)達(dá)0.99以上Av1©/di)4(4)(6)(7)利用孔板裝置也可以測量管道的流量，如圖3所示，流體受到孔板的節(jié)制，在孔板的下游形成一股射流，圖中的斷面 4是射流喉部，對斷面3和斷面4應(yīng)用伯努利方程2 2(5)P33V3P44V4Z3 一 Z4 一 g2gg 2g利用連續(xù)性方程V3A3 V4A4 ( A3為管道面積A)，則得到射流喉部的流速l'2(P3 P4)/V42 i (A4/A3)喉部的壓強(qiáng)不能直接測出，一般用管壁上的靜壓po代替，顯然P3 P4g(h3 h4)射流喉部的速度為2g(h3 h4)M (A4/A

12、J2(8)流量Q A4V4QAo、2g(h3 h4)(9)引入流量系數(shù)，有式中Ao為孔口面積。顯示，流量系數(shù) 的取值除了受到粘性的影響之外，也還取決于孔口面積與管道面積的比 值 A0/A。標(biāo)定文丘里或孔板流量計的流量系數(shù)的方法是：用體積法測出流量Q,讀取測壓管的液柱高度，利用式（4）或式（9）確定 值。三、實驗步驟1、排除測壓管的氣體啟動水泵，向水箱充水，關(guān)閉尾閥，此時管1、2、3、4的液面應(yīng)該平齊。如果不能平齊， 則在測壓管內(nèi)存在氣泡，應(yīng)設(shè)法將其排除。2、 調(diào)節(jié)尾閥，依次增大流量，記錄各測壓管的液柱高度。改變流量時，要等待35分鐘, 水流穩(wěn)定后方可讀數(shù)。文丘里和孔板流量的流量系數(shù)測定可同時進(jìn)

13、行，通水后，調(diào)節(jié)流量，進(jìn)行測壓和流量的計算，將測試的數(shù)據(jù)填入表中。液體總量Q為1000毫升。表1文丘里與孔板壓力表測量值及其壓差值項目 序號h1 (cm)h2 (cm)h12 (cm)h3 (cm)h4 (cm)h34 (cm)123456表2文丘里與孔板流量計計時時間、理論流量、實際流量及流量系數(shù)的計算值項目 序號計時時間t （ s）實際流量Q1 (n3/s )理論流量Q2 (n3/s )文丘里流量計流量系數(shù)孔板流量計 流量系數(shù)123456文丘里管： d 2 = mmd1 = mm孔板流量計：d2 = mmd1 = mm流量系數(shù)：=QQ2四、注意事項1、實驗前應(yīng)認(rèn)真聽實驗指導(dǎo)老師的講解；2、

14、實驗過程中應(yīng)嚴(yán)格按儀器的操作規(guī)程來進(jìn)行，不許違規(guī)操作；3、實驗后應(yīng)認(rèn)真整理實驗室，以保持實驗室整潔。五、實驗報告要求1、實驗名稱、學(xué)生姓名、班號、學(xué)號、組別和實驗日期；2 、實驗?zāi)康暮鸵螅? 、實驗儀器、設(shè)備；4 、實驗原理（含設(shè)備的構(gòu)造）；5、實驗步驟；6注意事項；7 、實驗原始記錄；8、實驗結(jié)果的整理與分析。數(shù)據(jù)的整理與分析包括：數(shù)據(jù)測量，數(shù)據(jù)分析及誤差分析。六、考核形式（1）本實驗考核方式：考查。（2）成績評定方法內(nèi)容包括：1）預(yù)習(xí)情況（20%）。2）基本操作（40%）。3） 實驗作風(fēng)（包括安全衛(wèi)生、儀器破損、實驗室規(guī)則遵守情況等）（10%）。4）實驗報告（包括報告的完整性、圖表的規(guī)范性、書寫工整、實驗數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理、結(jié)論 正確等）（25%）。5）創(chuàng)新意識（5%