一、实验目的和要求、
1、掌握文丘里流量计的原理。
2、学习用比压计测压差和用体积法测流量的实验技能。
3、利用量测到的收缩前后两断面1-1和2-2的测管水头差，根据理论公式计算管道 流量，并与实测流量进行比较，从而对理论流量进行修正，得到流量计的流量系数
，即对文丘里流量计作出率定。
一、实验装置 1. 仪器装置简图
12
4567
321
8
9101112
1234
图一 文丘里流量计实验装置图
2. 实验台
4. 恒压水箱
5. 溢流板
6. 稳水孔板
7. 文丘里实验管段
8. 测压计气阀
9. 测压计 10. 滑尺 11. 多管压差计 12. 实验流量调节阀
h ∆μ
[说明]
1. 在文丘里流量计7的两个测量断面上, 分别有4个测压孔与相应的均压环连通, 经均压环均压后的断面压强，由气—水多管压差计9测量, 也可用电测仪测量。
2. 功能
(1) 训练使用文丘里管测量管道流量和采用气—水多管压差计测量压差的技术;
(2) 率定流量计的流量系数μ, 供分析μ与雷诺数Re的相关性;
(3) 可供实验分析文氏流量计的局部真空度, 以分析研究文氏空化管产生的水力条件与构造条件及其他多项定性、定量实验。
3. 技术特性
(1) 由可控硅无级调速器控制供水流量的自循环台式装置实验仪;
(2) 恒压供水箱、文丘里管及实验管道采用丘明有机玻璃精制而成。文丘里管测压断面上设有多个测压点和均压环;
(3) 配有由有机玻璃测压管精制而成的气 水多管压差计, 扩充了测压计实验内容;
(4) 为扩充现代量测技术, 配有压差电测仪, 测量精度为0.01;
(5) 供电电源: 220V、50HZ; 耗电功率:100W;
(6) 流量: 供水流量0～300ml/s, 实验管道过流量0～200ml/s;
(7) 实验仪专用实验台: 长×宽=150cm×55cm 。
二、安装使用说明:
1. 安装仪器拆箱以后, 按图检查各个部件是否完好, 并按装置图所示安装实验仪, 各测点与测压计各测管一一对应，并用连通管联接, 调速器及电源插座可固定在实验台侧壁或图示位置, 调速器及电源插座位置必须高于供水器顶;
2. 通电试验加水前先接上220V交流市电, 顺时针方向打开调速器旋钮, 若水泵启动自如, 调速灵活, 即为正常。请注意, 调速器旋钮逆时针转至关机前的临界位置, 水泵转速最快, 即出水流量最大;
3. 加水
(1) 供水器内加水加水前，需先把供水器及水箱等擦干净, 水质要求为洁净软水, 经过滤净化更佳，若水的硬度过大, 最好采用蒸馏水。加水量以使水位刚接近自循环供水器与回水管接口为宜，并检查供水器是否漏水。
(2) 多管压差计内加水做实验之前需对多管压差计内加水, 先打开气阀8, 在测管2、3内注水至h2＝h3 ≈ 2cm, 并检查测压计管1与管2、管3与管4之间是否连通, 再检查管2、3之间底部，若有气泡, 也需排除。
4. 排气开启水泵供水, 待水箱溢流后, 来回开关实验流量调节阀数次, 待
实验管道内无气泡后, 关闭调节阀, 松开气阀8, 调节调速器3使测压计读数h1＝h4 ≈ , 并抖动连通软管, 将连通管内气泡排出后, 拧紧气阀8。若配有文丘里电测仪, 还需对连接电测仪传感器端的连通管进行排气和调压筒注水，方法是在上述状态下松开调压筒顶部气阀, 待筒内充水2/3后拧紧, 再松开传感器上气阀排气, 待气阀处无气泡、连续出水、连通管内无气泡后，拧紧气阀，即可。排气后关闭阀门、气阀,
检查水箱、实验管道、测压计及各接口处密封状况, 应无漏水, 且稳定后, 测压计上读数h1－h2＋h3－h4 ≤2mm(毛细高度), 不然需查明故障原因(如连通管受阻、破损、夹气泡、漏气等);
5. 采用文丘里电测仪测压差,；
图1.2 电测仪及连接示意图
1、压力传感器；
2、排气旋钮；
3、连通管；
4、主机。
6、稳压筒
为了简化排气，并防止实验中再进气，在传感器前连接由2只充水（不顶满）之密封立筒构成。
7、电测仪
由压力传感器和主机两部分组成。经由连通管将其接入测点（图）。压差读数（以厘米水柱为单位）通过主机显示。
6. 保养、维修
(1) 仪器保养
a. 做完实验后, 请松开测压计底座螺栓, 排尽测压计各测管内积水, (若用电测仪, 还需排尽调压筒内积水), 以防结垢粘污;
b. 仪器切勿置于阳光照射之下;
c. 不使用时, 请加防尘罩, 以防尘埃;
d. 学期末实验结束时, 须排尽储水系统中的水, 并拔下连通软管的一个端头，排净积水;
e. 北方寒冷地区, 冬季需做好防寒工作, 以防水冻结损坏仪器。
(2) 仪器维修
a. 测点接头损坏或渗漏, 可更换不锈钢针咀处密封软塑管;
b. 若实验管道断裂, 将断裂处对接上, 并在外面套一有机玻璃套箍固定, 用
氯仿粘结即可恢复原样; 若断裂在螺旋处, 在原管道上截去一管段，并取等长度带螺纹有机玻璃管替换, 再用上述方法修复; c. 若水箱、实验管道、漏斗等有机玻璃胶结处有脱胶现象, 待脱胶处干燥后用氯仿粘合, 过5～10分钟后即可正常使用;
d. 若测压计各测管底部不锈钢细管处发生松动、渗漏, 将测压架倒置, 待干燥后，在渗漏、松动处滴上502胶合剂, 数分钟后即可正常使用;
e. 若测压计(调压筒、传感器)等各气阀、螺栓处有渗水、漏气现象, 在气阀、螺栓上换上新橡皮圈即可;
f. 供水器线路如图二所示, 供水发生故障, 一般检修方法如下: 先接通220V 交流市电, 短接B 、C 两点, 若水泵不转, 而A 、B 二点电压正常(为220V), 则表明水泵坏, 需更换之; 若水泵转动正常, 则表明是调速器损坏, 需更换调速器; 换下来的调速器一般经检修后可再用, 例如更换可控硅(6A, 双向)或其他已损坏
的元器件即可; 做完实验后, 必须检查调速器有否关闭, 切勿将其调至最小流量处, 否则, 长时间易损坏调速器。
图二 供水器供电线路简图
三、教学指导 1. 设计思想
根据能量方程, 在有压管路中，如果有可以引起(静)压强变化的局部管件, 则
局部管件该处的(静)压强的改变与流量之间(对一定管径而言)存在着一定关系, 运用这种关系, 只要测得局部管件的压强变化值, 便可算出流量。文丘里管就是这种类型的管件, 它由光滑的渐缩段、喉道及渐扩段三部分组成(如图三所示), 在收缩段进口断面与喉道处分别安装一根测压管(或是连接两处的水银压差计)。 文丘里管测流量。这种方法在十九世纪末即已提出。由于文丘里管能量损失小、对水流干扰较少和使用方便等优点, 在生产上及实验室中均被广泛采用。因此, 作为一名工科专业的学生, 有必要熟知文丘里管流量计的结构及其使用方法。
220V
A
C
B
调速器
水 泵
压差显示仪
图三 文丘里管结构图
然而, 传统的文丘里管实验仪器, 在设计选材方面存在一定缺陷: 其一, 设
计结构偏大, 供水、量水设备庞大复杂; 其二, 往往采用铜等金属材料来制作, 由于金属材料不丘明性, 无法让学生看清文丘里管的内部结构; 其三, 测压孔内表面难以处理, 常影响实验精度; 其四，采用高位水箱供水, 引水供多组实验共用, 造成实验组间互相干扰。
鉴于以上原因, 我们对原有文丘里实验仪器在结构﹑选材上进行了重新设计与改造。在材料方面, 一改原有的金属材料, 为丘明的有机玻璃, 使其内部结构可视化，且便于测点光滑处理; 将其结构进行缩小, 采用独立自循环供水系统, 布置在专用实验台上, 恒压水箱提供稳压水头, 并在测压断面上设有多个测压点和均压环, 从而降低了因制作误差对实验的影响, 提高了实验精度; 同时, 可方便地用体积法或重量法测量流量, 这比以往的实验仪器更能满足实验教学要求, 经过多年来的不断完善、改进, 现已在国内众多高等院校中广泛使用。 2. 实验原理
我们知道, 如果能求得任一断面的流速v , 然后乘以面积A , 即可求得流量
Q '。如图三所示, 对于文丘里管前断面及喉管处, 处于该两处面积分别为A 1、A 2只要测得该两处流速v ，便可测得流量Q '。为此, 我们可根据能量方程式和连续性方程式对该两断面立方程求解。取管轴线为基准, 并且不计阻力作用时
g
v p g v p +222
2
221+
+=+γγ001
(1) 2211v A v A Q == 即 4
4
22
2
21
1d v d v ππ= (2)
由式(1)、(2)可解得
124
2
11-=)(
d d h /g v ∆
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