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孔板流量计制作原理及实验步骤

一、实验目的

本实验从孔板流量计的设计、安装、标定,到流量计曲线的绘制,都由学生自己处理。通过自己的设计、自己制作并标定,以及数据处理写出使用说明书,动手能力及数据处理能力都可以得到锻炼。

此外,尽管我们的教学设施日益齐备,但学生在未来教学或科研工作中自己动手制作一些小设备、小仪器的情况不可避免,该实验可培养学生自己动手的思维意识,解决实验中某些仪器设备的困难。当然,自己制作对孔板流量计的测试原理、制作关键都可以加深理解。

二、制作原理

孔板流量计的测试原理是流体通过孔板的锐孔时,由于孔板的滞流作用,造成流体内机械能的相互转换,即静压能转化为动能。在孔板前,管道内完全充满流体,且具有稳定的边界层,当流体流过孔板的锐孔后,边界层发生分离,主体流体四周被旋涡环绕,流体直径缩小,直径最小处称为缩脉,然后又逐渐变大。显然,孔板前后流体内发生了机械能转换。

 

    1.标准孔板流量计                       2.孔板流量计原理示意图

1    测压环 2.孔板 3.导管 4.压差计

 

根据机械能衡算式,可导出孔板流量计的测量计算公式。如图2所示,在孔板前导管上取一截面为1-1,在孔板后的缩脉处另取一截面为2-2。在截面1-12-2之间进行能量衡算:

 

由于衡算系统内没有轴功,所以      ,又由于管子是水平的,所以ΔZ=0;而且假定流体为不可压缩的理想流体,(a

由于缩脉位置因流速而改变,因而难以确定,其截面S2也难于测得,而孔板的锐孔直径d0和截面积S0则是设计确定的;再则,在设备一旦制成后,测压管的位置是不能在测量过程中随意改变的,因此,用孔板锐孔处的流速u0来代替上式中的u2是切实可行的,但需要加以校正,即用系数C校正流体流速u0u2之间的差别,同时校正实际流体与理想流体之间的差别,即校正由于实际流体流经孔板所造成的能量损失,因     b

对于不可缩流体,根据连续性方程可得:

 

              2

将此式代入(b)式并整理后可得

 

              c

                    

并将等式两边开平方,

                                 3

根据u0S0即可算出流体的体积流量:

                       4

式中(p1-p2)为孔板前后的压强差,其数值可由U型压差计的液柱高度直接测得,即

                           

C0称为孔板流量计的流量系数,其数值取决于孔板流量计的构造和雷诺数,需由实验测定。

 

 

三、仪器

压差计、流量计

 

 

四、实验步骤

1.孔板锐孔孔径的计算。

    根据孔板流量计的测量原理,计算指定测量范围内所需孔板锐孔孔径的 数值,及所需压差计的规格,写出计算过程及结果。交教师审定。

2    照计算所得数据,精确制作孔板,在钻床上打出严格尺寸的孔,并进步加工为适 当角度的锐孔,正确粘连在管道中,并将由计算选定的压差   计连接到两侧。

3.标定ΔPVS的测试装置中,有水的稳压高位槽、测试管道及流量计、调节阀等,需要自己合理组装连接,并以使用方便、板面整洁为标准。

4 自制的孔板流量计连接在标定用的装置上,用阀门调节不同的流量,用秒表计时,用量筒计量流体体积。至少测十个点,每点最少三次,取最接近的两点求平均值,以此为准,将数据点精确标在双对数坐标上,并做出ΔPVS曲线。要求数字和曲线清晰。

 

 

[来源:www.jhyb.cn] [作者:admin] [日期:2014.03.11] [热度:]

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