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流量计校核实验指导书

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节流式流量计标定实验装置(LJ100D)——实验指导书

节流式流量计标定装置

实验指导书

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节流式流量计标定实验装置(LJ100D)——实验指导书

流量计的校核

一. 实验目的

1. 熟悉孔板流量计的构造、性能及安装方法。 2. 掌握流量计的标定方法之一——容量法。 3. 测定孔板流量计的孔流系数与雷诺准数的关系。

二. 基本原理

对非标准化的各种流量仪表在出厂前都必须进行流量标定,建立流量刻度标尺(如转子流量计)、给出孔流系数(如涡轮流量计)、给出校正曲线(如孔板流量计)。使用者在使用时,如工作介质、温度、压强等操作条件与原来标定时的条件不同,就需要根据现场情况,对流量计进行标定。

孔板、流量计的收缩口面积都是固定的,而流体通过收缩口的压力降则随流量大小而变,据此来测量流量,因此,称其为变压头流量计。而另一类流量计中,当流体通过时,压力降不变,但收缩口面积却随流量而改变,故称这类流量计为变截面流量计,此类的典型代表是转子流量计。

2.1孔板流量计的校核

孔板流量计是应用最广泛的节流式流量计之一,本实验采用自制的孔板流量计测定液体流量,用容量法进行标定,同时测定孔流系数与雷诺准数的关系。

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3-1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: 图3-1 孔板流量计

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2u2u12p1p2p (3-1) 22u2u122p/ (3-2)

由于缩脉处位置随流速而变化,截面积A2又难以指导,而孔板孔径的面积A0是已知的,因此,用孔板孔径处流速u0来替代上式中的u2,又考虑这种替代带来的误差以及实际流体局部阻力造成的能量损失,故需用系数C加以校正。式(3-2)改写为

2u2u12C2p/

(3-3)

对于不可压缩流体,根据连续性方程可知u1A0u0,代入式(3-3)并整理可得 A1u0C2p/1(A0)2A1 (3-4)

令 C0C (3-5) A1(0)2A1则式(3-4)简化为 u0C02p/ (3-6) 根据u0和A0即可计算出流体的体积流量:

Vu0A0C0A02p/ (3-7)

或 Vu0A0C0A02gR(i)/ (3-8) 式中:V-流体的体积流量, m3/s; R-U形压差计的读数,m;

i-压差计中指示液密度,kg/m3;

C0-孔流系数,无因次;

C0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,C0接近于常数。一般工业上定型的流量计,就是规定在C0为定值的流动条件下使用。C0值范围一般为0.6-0.7。

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孔板流量计安装时应在其上、下游各有一段直管段作为稳定段,上游长度至少应为10d1,下游为5d2。孔板流量计构造简单,制造和安装都很方便,其主要缺点是机械能损失大。由于机械能损失,使下游速度复原后,压力不能恢复到孔板前的值,称之为永久损失。d0/d1的值越小,永久损失越大。

三.实验装置与流程

实验装置 如图3-3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3-3 流量计校合实验示意图

四.实验步骤与注意事项

1. 熟悉实验装置,了解各阀门的位置及作用。

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,按由小到大的顺序在小流量时测量8-9个点,大流量时测量5-6个点。为保证标定精度,最好再从大流量到小流量重复一次,然后取其平均值。

4. 数字型装置可以通过涡轮流量计对流量测取,也可通过容积法测量流量. 容积法测量流量时应保证每次测量中,计量桶液位差不小于100mm或测量时间不少于40s。

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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u4V,孔板取喉径d0=15.347mm; 2d(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u0C02p/和

pgR,求得C0值。

(4)根据Redu,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C0-Re图。

五.实验报告

1. 将所有原始数据及计算结果列成表格,并附上计算示例。 2. 在单对数坐标纸上分别绘出孔板流量计的C0-Re图。 3. 讨论实验结果。

六.思考题

1. 孔流系数与哪些因素有关?

2. 孔板、文丘里流量计安装时各应注意什么问题? 3. 如何检查系统排气是否完全?

4. 从实验中,可以直接得到ΔR-V的校正曲线,经整理后也可以得到C0-Re的曲线,这两种

表示方法各有什么优点?

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