实验五 流量计校核实验
一、实验目的
1．了解孔板流量计、文丘里流量计的构造、原理、性能及使用方法。 2．掌握流量计的标定方法。
3．测定节流式流量计的流量系数C，掌握流量系数C随雷诺数Re的变化规律。 4．学习合理选择坐标系的方法。
5．学习对实验数据进行误差估算的具体方法。
二、实验原理
流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量有如下关系：
Vs?CA02?P上－P下??采用正U形管压差计测量压差时，流量Vs与压差计读书R之间关系有： (1)
Vs?CA02gR??A??1??式中： Vs 被测流体（水或空气）的体积流量，m3/s； C 流量系数（或称孔流系数），无因次； A0 流量计最小开孔截面积，m2，A0=(π/4)d02； P上－P下 流量计上、下游两取压口之间的压差，Pa；
? 被测流体（水或空气）的密度，Kg/m3；
?A U形管压差计内指示液的密度，Kg/m3；
?１ 空气的密度，Kg/m3；
R U形管压差计读数，m； 式3-1也可以写成如下形式：
(1a) V s
C?A0
2gR(?A??1)6
?
若采用倒置U形管测量压差：
P上－P下＝gR?
（忽略空气对测量的影响）则流量系数C与流量的关系为：
VsC? (2)
A02gR
用体积法测量流体的流量Vs，可由下式计算：
V
Vs?(3) (4)
式中：Vs 水的体积流量，m3/s；
103??tV??h?A △t 计量桶接受水所用的时间，s；
A 计量桶计量系数；
△h 计量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差，mm，△h=h2-h1； V 在△t时间内计量桶接受的水量，L。
改变一个流量在压差计上有一对应的读数，将压差计读数 R和流量Vs绘制成一条曲线即流量标定曲线。同时用式（1a）或式（2）整理数据可进一步得到流量系数C—雷诺数Re的关系曲线。
du ? (5)
Re?
式中：d—实验管直径，m； u—水在管中的流速，m/s。
?三、实验内容
1、以涡轮流量计为基准，对孔板流量计进行校核，并绘制校核曲线。 2、以转子流量计为基准，对孔板流量计进行校核，并绘制校核曲线。
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实验四 过滤常数的测定
一、实验目的
1．熟悉板框压滤机的构造和操作方法； 2．通过恒压过滤实验,验证过滤基本原理；
3．学会测定过滤常数K、qe、τe，并以实验所得结果验证过滤方程式，增进对过滤理论的 理解；
4．改变压强差重复上述操作，测定压缩指数s和物料特性常数k ； 5．了解操作压力对过滤速率的影响。
二、基本原理
过滤是以某种多孔物质作为介质来处理悬浮液的操作。在外力作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道而固体颗粒被截留下来，从而实现固液分离。过滤操作中，随着过滤过程的进行，固体颗粒层的厚度不断增加，故在恒压过滤操作中，过滤速率不断降低。
影响过滤速率的主要因素除压强差、滤饼厚度外，还有滤饼和悬浮液的性质，悬浮液温度，过滤介质的阻力等，在低雷诺数范围内，过滤速率计算式为：
1?3?pu?'2Ka(1??)2?L
u：过滤速度，m/s
(1)
K’：康采尼常数，层流时，K’＝5.0 μ：滤液粘度，Pas △p：过滤的压强差，Pa
ε：床层空隙率，m3/m3
a：颗粒的比表面积，m2/m3 L：床层厚度，m
由此可以导出过滤基本方程式：
dVA2?p1?s?'d??rv(V?Ve)
V：过滤体积，m3 A：过滤面积，m2
(2)
τ：过滤时间，s Ve：虚拟滤液体积，m3
r’：单位压强下的比阻，1/m2，r= r’△ps
r：滤饼比阻，1/m2，r=5.0a2(1-ε)2/ε3
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v：滤饼体积与相应滤液体积之比，无因次
S：滤饼压缩性指数，无因次，一般S＝0～1，对不可压缩滤饼，S＝0 恒压过滤时，令k=1/μr’v，K=2k△p1-s，q=V/A，qe=Ve/A，对(2)式积分得： (q+qe)2=K(τ+τe)
(3)
K、q、qe三者总称为过滤常数，由实验测定。 对（3）式微分得：
2(q+qe)dq=Kdτ
d?22?q?qe dqKK (4)
用△τ/△q代替dτ/dq，在恒压条件下，用秒表和量筒分别测定一系列时间间隔△τi，和对应的滤液体积△Vi，可计算出一系列△τi、△qi、qi，在直角坐标系中绘制△τ/△q～q的函数关系，得一直线，斜率为2/K，截距为2qe/K，可求得K和qe，再根据τe=qe2/K，可得τe。 改变过滤压差△p，可测得不同的K值，由K的定义式两边取对数得： lgK=(1-S)lg(△p)+lg(2k)
(5)
在实验压差范围内，若k为常数，则lgK～lg(△p)的关系在直角坐标上应是一条直线，斜率为(1-S)，可得滤饼压缩性指数S，进而确定物料特性常数k。
三、实验装置与流程
实验装置如图4-1、4-2所示：
图4-1 板框压虑机过滤流程图
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图4-1 板框压滤机过滤流程
1-可移动框架 2-阀2 3-止回阀 4-压力料罐 5-玻璃视镜 6-压紧手轮 7-压力表 8-板框组 9-板框进口压力表 10-压力定值调节阀 12-阀10 13-阀9 14-配料槽 15-指示尺 16-阀6 17-阀7 18-阀8 19-阀5 20-阀4 21-阀3 22-阀1
CaCO3的悬浮液在配料桶内配制一定浓度后，利用压差送入压力料槽中，用压缩空气搅拌，同时利用压缩空气将滤浆送入板框压滤机过滤，滤液流入量筒计量，压缩空气从压力料槽排空管排出。
板框压虑机的结构尺寸：框厚度11mm，过滤总面积 0.048m2。单个滤框面积＝0.006m2 空气压缩机规格型号：V－ 0.08/8，最大气压0.8Mpa。
四、实验步骤与注意事项
（一）实验步骤：
1、配制含CaCO38％～13％（wt%）的水悬浮液。
2、开启空压机，打开阀2、阀3，关闭阀1阀4、阀5，将压缩空气通入配料槽，使CaCO3悬浮液搅拌均匀。
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