文丘里流量計實驗

          一、實驗目的要求

1.通過測定流量系數，掌握文丘里流量計量測管道流量的技術和應用氣—水多管壓差計量測壓差的技術；

2. 通過實驗與量綱分析，了解與實驗結合研究水力學問題的途徑，進而掌握文丘里流量計的水力特性。

二、           實驗裝置

本實驗的裝置如圖6.1所示。

在文丘里流量計的兩個測量斷面上，分別有4個測壓孔與相應的均壓環連通，經均壓環均壓后的斷面壓強由氣—水多管壓差計9測量（亦可用電測儀量測）。

三、           實驗原理

根據能量方程式和連續性方程式，可得不計阻力作用時的文氏管過水能力關系式

式中：Δh為兩斷面測壓管水頭差。

   由于阻力的存在，實際通過的流量Q恒小于Q'。今引入一無量綱系數μ=Q/Q'（μ稱為流量系數），對計算所得的流量值進行修正。

即　　　　　　　　　　　Q=μQ'=μK√Δh

另，由水靜力學基本方程可得氣——水多管壓差計的Δh為

Δh＝h1－h2＋h3－h4

四、           實驗方法與步驟

１.側記各有關常數。

２.打開電源開關，全關閥12，檢核測管液面讀數h1－h2＋h3－h4是否為０，不為０時，需查出原因并予以排除。

３.全開調節閥１２檢查各測管液面是否都處在滑尺讀數范圍內？否則，按下列步序調節：擰開氣閥８／將清水注入測管２、３／待h2＝h3≈24cm，打開電源開關充水／待連通管無氣泡，漸關閥12，并調開關３／至h1＝h2≈28.5cm，既速擰緊氣閥８。

４.全開調節閥門12，待水流穩定后，讀取各測壓管的液面讀數h1、h2、h3、h4，并用秒表、量筒測定流量。

５.逐次關小調節閥，改變流量７～９次，重復步驟４，注意調節閥門應緩慢。

６.把測量值記錄在實驗表格內，并進行有關計算。

７.如測管內液面波動時，應取時均值。

８.實驗結束，需按步驟２校核壓差計是否回零。

五、           實驗成果及要求

１.記錄計算有關常數。

d1=　　　　cm，　　　　　　　　　d2= 　    cm，

水溫t=       oC，　　　　　　　　υ=        cm2/s，

水箱液面標尺值   ▽o＝　　　　cm,

管軸線高程標尺值▽＝　　　cm。

２.        整理記錄計算表

表６.１記錄表

次序

測壓管讀數（cm）

水量

（cm3）

測量時間

（s）

h1

h2

h3

h4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

表６.２計算表                    K＝　　　　　cm2.5/s

次　序

Q

（cm3/s）

Δh＝

h1－h2＋h3－h4

(cm)

Re1

Q′=（K√Δh）

（cm3/s）

μ=Q／Q′

１

２

３

４

５

６

７

８

９

３.用方格紙繪制Q～W10;h與Re～μ曲線圖。分別取W10;h、μ為縱坐標。

六、           實驗分析與討論

1.本實驗中，影響管流量系數大小的因素有哪些？哪個因素最敏感？對本實驗的管道而言，若因加工精度影響，誤將（d2－0.01）cm值取代上述d2值時，本實驗在最大流量下的μ值將變為多少？

2.為什么計算流量Q與實際流量Q不相等？

3.試證氣——水多管壓差計（圖6.2）有下列關系：

       Δh=(Z1＋p1／γ) －(Z2＋p2／γ)=h1－h2＋h3－h4

                                                        圖　６.２

4.試應用量綱分析法，闡明文丘里流量計的水力特性。

5.文氏管喉頸處容易產生真空，允許最大真空度為6~7 mH2O。工程中應用文氏管時，應檢驗其最大真空度是否在允許范圍內。據你的實驗成果，分析本實驗流量計喉頸最大真空值為多少？