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学院：水利水电学院专业：水利水电工程2014年6月2日实验名称文丘里流量计及孔板流量计率定实验指导教师赵昕年级2012学号2012301580228成绩姓名王頔一、实验的目的1.了解文丘里流量计和孔板流量计的原理及其实验装置。2.绘出压差与流量的关系曲线，确定文丘里流量计和孔板流量计的流量系数μ值。二、实验原理和装置文丘里流量计是在管道中常用的流量计，它包括收缩段、喉管、扩散段3个部分。由于喉管过水断面的收缩，该断面水流动能加大，势能减小，造成收缩段前后断面压强不同而产生势能差。此势能差可由压差计测得。孔板流量计原理与文丘里流量计相同，根据能量方程以及等压面原理可得出不计阻力作用时的文丘里流量计（孔板流量计）的流量计算公式：Q理=K√∆𝒽其中：K=𝜋4𝐷2𝑑2√𝐷4−𝑑4√2g∆𝒽=(𝓏1+𝓅1𝛾)−(𝓏2+𝓅2𝛾)对于文丘里流量计：∆𝒽=𝒽1−𝒽2对于孔板流量计：∆𝒽=𝒽3−𝒽4+𝒽5−𝒽6根据实验室设备条件，管道的实测流量Q实由体积法测出。在实际液体中，由于阻力的存在，水流通过文丘里流量计（或孔板流量计）时有能量损失，故实际通过的流量Q实一般比Q理稍小，因此在实际应用时，应予以修正，实测流量与理想液体情况下的流量之比称为流量系数，即μ=𝑄实𝑄理实验设备包括如图所示的装置，并配有体积法测流量所需的量筒及秒表，测量水面高程的直尺。三、实验步骤，以及有关的计算公式1.熟悉仪器，记录管道直径D和d。2.启动抽水机，打开进水开关，使水进入水箱，并使水箱保持溢流，使水位恒定。3.检查实验流量调节阀K，压差计液面是否齐平，若不平，则需排气调平。4.调节尾阀K，依次增大流量和依次减小流量。量测各次流量相应的压差值。共做10次。用体积法测量流量。注意事项1.改变流量时，需待开关改变后，水流稳定（至少3～5分钟），方可记录。2.当管内流量较大时，测压管内水面会有波动现象。应读取波动水面的最高与最低读数的平均值作为该次读数。四、实测的数据（表）1.实验有关常数粗圆管直径D=1.9cm，细圆管直径d=1cm。2.记录表格测次体积W(cm3)时间（s)水位𝒽1(cm)水位𝒽2(cm)水位𝒽3(cm)水位𝒽4(cm)水位𝒽5(cm)水位𝒽6(cm)131019.8732.3032.1031.3030.7030.7031.00249519.8432.4031.7031.4030.6030.9030.80376019.8432.3030.8031.8030.3031.4030.40485514.8732.0029.1032.5029.5032.1029.6057289.5331.8026.6033.5028.5033.1028.50680915.0932.2029.7032.2029.7031.8029.8074009.9732.4031.0031.9030.3031.4030.4083059.9732.5031.7031.5030.5031.1030.70924510.0632.4031.8031.4030.5030.8030.80101869.9732.5032.1031.2030.6030.8030.90五、计算结果（表，曲线图）测次流量（cm3/s)∆𝒽文（cm）∆𝒽孔（cm）Q文理（cm3/s)Q孔理（cm3/s)μ文μ孔115.600.200.3016.1819.820.960.79224.950.700.9030.2834.330.820.73338.311.502.5044.3257.220.860.67457.502.905.5061.6284.870.930.68576.395.209.6082.52112.120.930.68653.612.504.5057.2276.760.940.70740.121.402.6042.8258.350.940.69830.590.801.4032.3742.820.950.71924.350.600.9028.0334.330.870.711018.660.400.5022.8925.590.820.73平均值0.900.71文丘里流量计∆𝒽—Q关系曲线图孔板流量计管∆h—Q关系曲线图六、对实验结果的分析及结论实验测得文丘里流量计流量系数μ文=0.90，孔板流量计流量系数μ孔=0.71。误差分析：（1）管道中可能有一些未彻底排净的气体，对水流造成影响。（2）转动阀门后，应待水流稳定后才可测量，不适当的时机测量可能会导致误差。（3）由于测压管读数需将尺垂直放置，测量时没有校正工具，可能导致尺子倾斜，测压管读数偏大。此外，由于实验时间长，水轮机工作状况发生改变；修正系数误差忽略等问题均会产生较小误差。七、回答实验指导书中有关问题1.文丘里流量计和孔板流量计倾斜放置，测压管水头是否变化？为什么？答：不变化。文丘里管流量公式Q=μk√𝒽式中，流量系数μ=√1−𝒽𝓌/𝒽反映水头损失的影响，事先通过实验确定。K=𝜋4𝐷2𝑑2√𝐷4−𝑑4√2g是一个仅与管径有关的常数。因此，文丘里管的倾斜角度对计算结果没有影响。2.收缩断面前与收缩断面后相比，哪一个压强大？为什么？答：收缩断面前压强较大。收缩断面后，液体扩散，产生负压，故收缩断面前压强较大。3.孔板流量计的测压管水头差为什么是𝒽3−𝒽4+𝒽5−𝒽6？试推导之。答：四管左数向右依次为3、4、5、6管。孔板流量计的测压管水头差为3管和6管的总水头差。其中4、5两管连通，有相同的压强，故3、4两管的水头差为𝒽3−𝒽4，3、5两管的水头差也为𝒽3−𝒽4，5、6两管水头差为𝒽5−𝒽6，因此，3、6两管的水头差为𝒽3−𝒽4+𝒽5−𝒽6，即孔板流量计的测压管水头差。4.实测的μ值大于1还是小于1？答：实测μ1，实测情况下，流体必有水头损失，因此μ15.每次测出的流量系数μ值是否是常数？若不是则与哪些因素有关？答：不是常数。根据公式μ=𝑄实𝑄理μ是由实际流量比理论流量得到，而因为流态变化，层流与紊流的流动水头损失不同，过度区更是不规则变化，因而二者的比值会时常变化，但在紊流区和层流区应大致稳定。教师评语指导教师年月日