孔板流量计的校核实验.docx
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孔板流量计的校核实验
化工原理实验报告
ExperimentalReportofPrincipleoftheChemicalEngineering
实验题目
Topicofexperiment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
SHANGHAINORMALUNIVERSITY
LIFEANDENVIRONMENTALSCIENCECOLLEGE
DEPARTMENTOFCHEMISTRY
一、实验目的（Purposeofexperiment）
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（Summaryoftheory）
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d1，孔板锐孔直径为d0，流体流经孔板前后所形成的缩脉直径为d2，流体的密度为ρ，则根据柏努利方程，在界面1、2处有：
考虑到实验误差及能量损失等因素，用系数C加以校正:
图1孔板流量计
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：
令
则
根据
和
即可计算出流体的体积流量：
或
式中：
－流体的体积流量，m3/s；
－U形压差计的读数，m；
－压差计中指示液密度，kg/m3；
－孔流系数，无因次；
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，
接近于常数。
一般工业上定型的流量计，就是规定在
为定值的流动条件下使用。
值范围一般为0.6～0.7。
三、设备和流程图（EquipmentandFloeChartEquipment）
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（ProceduresofExperiment）
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（m3/h）；
（2）根据
，孔板取喉径d0＝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
和
，求得C0值。
（4）根据
，求得雷诺数，其中d取对应的d0值。
（5）在坐标纸上分别绘出孔板流量计的
－Re图。
五、原始记录（Originalrecords）
计量桶底面积为0.1㎡
序号
流量Vm3/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27摄氏度下纯水密度
粘度μ=0.8545
（Pa）
六、数据处理及结果（SimplecalculationsandResults）
计算示例，以序号1为例：
1）流量V=底面积
2）流速
=
m/s（d取喉径d0=15.171mm）
3）孔板压降△P=
4）孔流系数C0=
=
5）雷诺数
=
序号
流量Vm3/h
流速u0m/s
孔板压降△PPa
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C0-Re关系图
孔板流量计C0-Re关系单对数坐标图
七、结果及讨论（ResultsandDiscussions）
讨论：
由Co随Re的变化趋势图可知，孔板流量计的孔流系数Co随Re的增大而减小。
随着雷诺数的增加，C0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.从实验中，可以直接得到
R-V的校正曲线，经整理也可以得到C0-Re的曲线，这两种表示方法各有什么优点？
答：
C0-Re的曲线表示方法更直接、更准确，
R-V的校正曲线方法因为相应坐标数值可直接测量，所以更方便。
成绩评定
指导教师（Instructor）_______________
年月日
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