孔板流量计圆形风管风量测量实验设计.docxVIP

圆形风管风量测量方案设计 一、 测试目的 1. 学会用差压法测量并计算圆形风管流量； 2. 掌握标准节流装置测量原理和风量的测量方法及计算公式； 3. 熟悉标准孔板的基本组成与安装要求，并学会使用。 二、 测试仪器 标准节流装置：由节流件（孔板流量计：由标准孔板、取压装置、连接法兰、测量管组成） 、取压装置、节流件上游第一个阻力件、第二个阻力件、下游第一个阻力件以及它们间的直管段组成。 差压变送器：用于测量液体、气体或蒸汽的液位、流量和压力，然后将其转变成4～20mADC信号输出。 待测圆形风管、温度计、尺子、手表、导压（橡皮）管2根 三、 测试原理 充满管道的流体流经管道内的节流装置时，在节流件附近造成局部收缩，流速增加，在其上、下游两侧产生静压力差。 1．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，根据伯努利方程，在界面1、2处有： 由于缩脉处位置随流速而变化，截面积A2又难以知道，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。 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u0和A0即可计算出流体的体积流量： 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。 四、 注意事项： 1. 孔板流量计安装时在其上、下游各有一段直管段作为稳定段，至少取上游10d1，下游5d1。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（d0越小），永久损失越大。 2. 每个标准节流装置至少应有一个上游取压口和一个下游取压口。标准孔板可采用 a) 角接取压 b) 法兰取压 : l1=l2=25.4mm c) D—D/2取压 : l1=D, l2=D/2 3. 标准节流装置的安装要求 （1） 标准节流装置只适用于圆形管道中单相、均质流体的流量，流体应充满管道并作连续、稳定流动，流速小于音速。流体流过节流元件前应是充分发展的紊流。 （2） 节流元件上、下游第一阻力件与节流元件之间的直管段长 L1 ,L2 按规定（P166表7.4.4）选取，上游第一阻力件与第二阻力件之间的管段长L0 按第二阻力件形式和直径比β=0.7，由表查得的 L1值的一半。 五、 测试步骤 a) 用尺测量管道内径d1，孔板锐孔直径为d0 b) 孔板流量计的安装（见“注意事项1”）。我们此处选用法兰取压装置。原因在“思考题”4； c) 标准节流装置的安装（见“注意事项3”）； d) 导压管的安装： 测量气体时，为防止液体（冷凝液）进入导压管，取压口应处于管道中心管道上方线上插 α ≦ 45° 的位置，两者应在同一水平线上； e) 用温度计测量管内通风时的温度； f) 连接差压变送器： 若测量介质为清洁的气体流量，差压变送器高于节流装置时（如右图），当压差变送器低于节流装置时，导压管必须向下弯至差压变送器，并在最低处装置放水阀和沉积器。详见P168图7.4.8 g) 读数并记录，平均每隔一段时间读数一次（手表或手机计时）； h) 按测试原理中的公式进行数据处理并填入下表，所有完成后关闭风机，拆除装备。 六、 数据处理 实验序号 温度T (℃) 密度ρ (Kg/m3) 孔板ΔP （kpa） 流速u0 (m/s) 体积流量V(m3/h) 1 2 3 4 5 6 七、 误差分析 1. 上下游直管段长度不够，如果计量装置上游是单弯头或平面双弯头将使计量结果偏高;对于多个弯头，将使计量结果偏低； 2. 气体流量不稳定，且含水量较大。 八、 思考题 1. 孔流系数与哪些因素有关？ 孔流系数由孔板的形状、测压口位置、?孔径与管径之比?d0/d1?和雷诺数?Re所决定。 2. 孔板流量计安装时应注意什么问题？ 1) 气体取压口最好在管道上部（α≤45°）； 2) 孔板方向标“+”的为正向（迎着流体过来的方向），“-”为负向； 3) 正负取压口引出的导压管在任何情况下都要保持平行； 4) 孔板一般都要配合差压变送器用的，导压管与差压变送器连接时要注意正负压不要装反，“H”为正，“L”为负； 5) 测气体的话差压装置建议放在管道上方，液体的话放在