新版流量计标定实验讲义

一、实验目的

1、了解孔板流量计和文丘里流量计的操作原理和特性，掌握流量计的一般标定方法；

2、测定孔板流量计和文丘里流量计的流量系数的C0和Cv与管内Re的关系。 3、通过C0和Cv与管内Re的关系，比较两种流量计。

二、基本原理

工厂生产的流量计大都是按标准规范生产的，出厂时一般都在标准技术状况下(101325Pa，20℃)以水或空气为介质进行标定，给出流量曲线或按规定的流量计算公式给出指定的流量系数，或将流量读数直接刻在显示仪表上。然而在使用时，所处温度、压强及被测介质的性质与标定状况多数并不相同，因此为了测量准确和方便使用，应在现场进行流量计的标定或校正。对已校正过的流量计，在长时间使用磨损较大时也需要再次校正。对于自制的非标准流量计，则必须进行校正，以确定其流量系数C0或Cv。本实验通过改变流体流量q和压差ΔPf，获得一系列Re与C0或Cv，采用半对数坐标绘制出C0或Cv与Re的关系曲线进而实现流量计的标定或校正。 1、流体在管内Re的测定： Redu1/4ddu4q 1/4dd3 式中：ρ、μ— 流体在测量温度下的密度和粘度 [Kg/m]、[Pa·s] q — 管内流体体积流量 [m3/s] 2、孔板流量计和文丘里流量计 孔板流量计和文丘里流量计是应用最广的节流式流量计，其结构如图2-1所示。 φ29.73前后取压孔测压孔流向 法兰孔板u0uΔP a 孔板流量计 b 文丘里流量计 图2-1 节流式流量计结构 管道 1 φ47 孔板流量计是利用动能和静压能相互转换的原理设计的，它是以消耗大量机械能为代价的。孔板的开孔越小、通过孔口的平均流速u0越大，孔前后的压差ΔP也越大，阻力损失也随之增大。为了减小流体通过孔口后由于突然扩大而引起的大量旋涡能耗，在孔板后开一渐扩形圆角。因此孔板流量计的安装是有方向的。若是方向弄反，不光是能耗增大，同时其流量系数也将改变，实际上这样使用没有意义。

以孔板流量计为例，若用Pf表示节流前后两截面之间的压差，根据两截面之间的柏努利方程，可知：

2PfP2u22u212，则有：u2 gZ1gZ2u1222P1以孔口速度u0代替上式中的u2，并将质量守恒式u1A1= u0A0代入，得：

u0C1m22PfC02Pf

式中C0称为孔板的流量系数（C0故所求孔板流量计的计算公式为：

q—流量[m3/s]qC0A02pC1m2），m为面积比（mA0） A1C0—孔流系数（无因次，本实验需要标定） A0—孔截面积[m2]p—压差[Pa]—管内流体密度[Kg/m3]在使用前，必须知道其孔流系数C0（一般由厂家给出，教课书中只是原理性质，只作参考），一般是由实验标定得到的。其C0主要取决于管道内流动的Re和面积比m=A0/A，取压方式、孔口形状、加工光洁度、孔板厚度、安装等也对其有影响。当后者如取压方式等状况均按规定的标准时，称之为标准孔板。标准孔板的C0只和Re和m有关。

仅仅是为了测定流量而引起过多的能耗显然是不合适的，应尽可能设法降低能耗。能耗是起因于孔板的突然缩小和突然扩大，特别是后者。因此，若设法将测量管段制成如图所示的渐缩和渐扩管，避免突然缩小和突然扩大，必然大大降低能耗。这种管称为文氏管流量计。

文氏流量计的工作原理与公式推导过程完全与孔板流量计相同，但以Cv代替C0。因为在同一流量下，文氏压差小于孔板，因此Cv一定大于C0。

在实验中，只要测出对应的流量q和压差ΔPf，即可计算出其对应的系数Co和Cv。

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三、实验装置

文丘里孔板差压150kPaDP1差压250kPaDP2涡轮流量计FI1V1水箱TI1滤网离心泵V2

阀门：V1—流量调节阀，V2—放净阀 温度：TI1—循环水温度

差压：DP1—文丘里差压，DP2—孔板差压 流量：FI1—循环水流量 流程说明：

循环水由水箱进入离心泵入口，泵出至流量调节阀V1，经涡轮流量计计量，通过孔板流量计，再通过文丘里流量计，流回水箱。 设备仪表参数：

离心泵：型号MS100/0.55，550w，H=14m 循环水槽：有机玻璃700×420×380 涡轮流量计： 0.5-8m3/h

孔板流量计：标准环隙取压，工作管路内径=20mm，孔径=15.49mm，面积比m=0.6 文氏流量计：工作管路内径=20mm，孔径=15.49mm，面积比m=0.6 差压传感器：测量范围0～50KPa 温度传感器：Pt100 航空接头

四、实验操作

1、熟悉：按事先（实验预习时）分工，熟悉流程，搞清各仪表设备的作用。 2、检查：循环水槽内罐满清水(清水液面高于离心泵入口——灌泵)，检查泵调节

阀V1是否关闭。严禁泵内无水空转！！！！在实验过程中，严禁异物掉入循环水

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槽内，以免被泵吸入泵内损坏泵、堵塞管路和损坏涡轮流量计。

3、开车：依次开启总电源、控制电源、打开控制面板，点击“进入”，点击“离

心泵”图标，启动离心泵（检查三相电及泵是否正常转动）。。

4、排气：缓缓打开装置中离心泵调节阀V1到较大值，打开两个差压传感器上的

黑色平衡阀，排除管路内气体。当看到引压管路无气泡，可关闭差压传感器上的黑色平衡阀，再关闭管路调节阀V1。

5、测量：在调节流量时，泵出口调节阀V1应徐徐开启，严禁快开快关。 为了取得满意的实验结果，必须考虑实验点的布置和读数精度。

（1）在每定常流量下，应尽量同步地读取各测量值读数。包括实际流量测定、两个压差计的读数。

（2）每次改变流量，应使孔板流量计压差读数按以下规律变化：

0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20、40、最大 [KPa]

从以上看，读数基本上是成倍增加的，这是因为横坐标用的是对数坐标，为使实验点分布均匀而又不过多测量。

流量按孔板压差计读数为准调节，文氏管压差按实际显示读数。 说明：测量时，显示仪表读数会有波动，此时应学会估读。

6、停车：实验完毕，先关闭调节阀V1，后停泵，关闭电源。

五、实验数据处理

1．原始数据：

孔板与文丘里流量计孔径：d=15.49mm，管路内径：20 mm，水温： ℃。 将实验原始数据按下表记录

序号 1 2 涡轮流量计流量（m/h） 3孔板流量计压差 （kPa） 文丘里流量计压差（kPa） … 序号 1 2 2．流量计标定结果

将流量计标定的计算结果按下面的格式列表，并取其中一组列出计算过程

流量系数 涡轮流量雷诺数 孔板压降 文丘里压降 Re （m3/s） （Pa） （Pa） 孔板C0 文丘里Cv … 注：查表获得流体在测量温度下的密度和粘度

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六、实验报告要求

1、记录实际流量和孔板流量计与文丘里流量计压差读数，计算出对应C0与Cv； 2、用半对数坐标标出C0与Cv与Re的关系曲线。 比较：

⑴、同一流量下压差大小，说明能耗大小； ⑵、同一流量下C0、Cv的大小，说明测量精度； ⑶、不同流量下C0、Cv的变化规律，说明测量适用范围；

七、问题与讨论

1．流量系数C0、CV分别与哪些因素有关？

2．孔板流量计和文丘里流量计安装时应注意什么问题？各有何优缺点？ 3. 比较孔板流量计和文丘里流量计的共同点和不同点。

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