孔板流量计的校核实验.doc

孔板流量计的校核实验

. . 化工原理实验报告 Experimental Report of Principle of the

Chemical Engineering 实验题目 Topic of experiment 孔板流量计的

校核试验班级组 Class___ 15 级化工(2)

____ Group 二姓名 Name 日期 Date___2017.10.26____ 上海师范大学生环学院化学系

SHANGHAI NORMAL UNIVERSITY LIFE AND ENVIRONMENTAL SCIENCE COLLEGE

DEPARTMENT OF CHEMISTRY

. . 一、实验目的（ Purpose of experiment ） 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（ Summary of theory ）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

1 ，孔板锐孔直径为 d 0 ，流体流经孔板前后所形成的缩脉直径为 d

2 ，流体

的密度为，则根据柏努利方程，在界面 1、2 处有：

2 22 12 / u u p 考虑到实验误差及能量损失等因素，用系数 C

加以校正: 2 22 12 / u u C p

图 1 孔板流量计对于不可压缩流体，根据连续性方程可知01 01Au uA

，代入上式并整理可得： 0012 /1 ( )2C puAA

令 02011 ( )CCAA则

0 02 / u C p 根据0u 和0A 即可计

算出流体的体积流量： / 20 0 0 0p A C A u V

或 / ) ( 20 0

0 0igR A C A u V 式中： V －流体的体积流量， m

3 /s；

. . R －U 形压差计的读数，m； i－压差计中指示液密度，kg/m 3 ； 0C －

孔流系数，无因次； 0C 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。当孔径与管径之比为一定值时，Re 超

过某个数值后，0C 接近于常数。一般工业上定型的流量计，就是规定在0C 为

定值的流动条件下使用。0C 值范围一般为 0.6～0.7。

. . 三、设备和流程图（ Equipment and Floe Chart Equipment ）实验

装置如图 2 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 2 流量计校合实验示意图四、实验步骤（ Procedures of Experiment ）

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

12 个数据点，前密后疏。 4. 测量流量时应保证每次测量中，计量桶液位差不小于 100mm 或测量时间为 1min。 5. 主要计算过程如下：（1）根据体积法（秒表配合计量筒）算得流量 V（m 3 /h）；（2）根据24dVu，孔板取喉径 d 0 ＝15.347mm，文丘里取喉径 d＝12.403mm；（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0 02 / u C p 和gR p ，求得 C 0 值。（4 du Re ，求得雷诺数，其中 d 取对应的 d 0 值。（5）在坐标纸上分别绘出孔板流量计的0C －Re 图。

. . 五、原始记录（ Original records ）计量桶底面积为 0.1 ㎡序号流量 V m 3 /h 水温 t℃压差 mmH2O 时间 s 高度㎝ 1 60 4.25 27 14 2 60

6.1 27 26 3 60 8 27 44 4 60 8.7 27 63 5 60 10.8 27 100 6 60 11.8 27 117

7 60 13.2 27 150 8 60 14.3 27 168 9 60 18 27 292 10 60 21 27 406 11 60 23.1 27 483 12 60 25.5 27 615 查文献数据得 7 27 摄氏度下纯水密度

粘度 =0. 8545 （ Pa ）

. . 六、数据处理及结果（ Simple calculations and Results ）计算示例，以序号 1 为例： 1）流量 V=底面积 2）流速24dVu = m/s （d 取喉径d 0 =15.171mm） 3）孔板压降△P= 4）孔流系数 C 0 = = 5）雷 du Re = 序号流量 V m 3 /h 流速 u 0 m/s 孔板压降△P Pa 孔流系数雷诺数 Re 1 0.255 0.392 136.788 0.749 7191.168 2 0.366 0.563 254.036 0.789 10321.44 3 0.480 0.738 429.906 0.795 13536.32 4 0.522 0.803 615.548 0.723 14720.74 5 0.648 0.997 977.060 0.712 18274.03 6 0.708 1.089 1143.160 0.719 19966.07 7 0.792 1.218 1465.590 0.711 22334.92 8 0.858 1.320 1641.461

0.727 24196.17

. . 9 1.080 1.662 2853.015 0.695 30456.71 10 1.260 1.939 3966.864 0.687 35532.83 11 1.386 2.132 4719.200 0.693 39086.12 12 1.530 2.354 6008.919 0.678 43147.01

. . 孔板流量计 C C 0 0- - e Re 关系图孔板流量计 C C 0 0- - e Re 关系单对数坐标图

. . 七、结果及讨论（ Results and Discussions ）讨论：由由 Co 随随 Re 的变化趋势图可知，数孔板流量计的孔流系数 Co 随随 Re 的增大而减小。随着雷诺数的增加，C 0 图减小的趋势也递减。但总体来说与教材图 1-33出入较大。原因可能是压差计量程所限，曲线后半段的直线实验未能测得表示，以及操作误差导致数据不精确。思考题 1. 孔流系数与哪些因素有关？答：孔流系数由孔板锐口的形状、测压口的位置、孔径与管径之比和雷诺准数有关。

2. 本实验中水箱实际上起到那种测量仪表的作用？答：本实验中，通过测算单位时间内水箱内液面升高的高度来计算体积流量，因此水箱起到流量计的作用。

3. 测量主管道内有空气会对实验结果影响吗？为什么？答：会。因为管道内有空气，则管道内流体就不是纯物质，而是气液混合物，其相应密度、粘度等物性也会发生改变。

4.到从实验中，可以直接得到 R-V 的校正曲线，经整理也可