重庆三峡学院化学与环境工程学院 梁克中
Co ---- 孔流系数，无因次； R ---- U型压差计的读数，m；
ρo ---- U型压差计指示液密度，kg／m3； ρ ---- 管内流体密度，kg／m3.
其中孔流系数Co由实验测定。Co是Re (以管径计算的值dlulρ/μ)和do／d1(孔经与管径比)的函数。当do／d1一定，Re数超过一定数值后，Co就趋于常数。
文氏管流量计与孔板流量计测量原理完全相同，仿照以上各式可写出：
Vs = Sv uv = Sv Cv [2 gR(ρo – ρ) /ρ ]0.5 m3/s (2 – 9) ms = ρVs = Sv Cv [2 gR(ρo – ρ)ρ ]0.5 kg/s (2 –10) 流体流过孔板流量计，由于突然收缩和扩大，形成涡流产生阻力，使部分压力损失，因 此流体流过流量计后压力不能完全恢复，这种损失称为永久压力损失，流量计的永久压力损失，可以用实验方法测出。
实验测定下述两个截面的压力差，即为永久压力损失。
对孔板流量计，测定孔板前为d1的地方和孔板后6d1的地方两个截面。
对文氏管流量计，测定距入口和扩散管出口处各为d1的地方的两个截面。d1为管道内径。两个截面的压力差为：
ΔP 永＝ Pl一P2 (2—11)
永久压力损失ΔP 永可以用U型压差计测定，并常以流量计测量压差的百分数表示： Pπ = (ΔP 永/ΔP 测)X 100％ (2—12)
此值与流量计孔板孔径do(或文氏管喉径do)和管道直径d1的比有关，do／d1比值愈小永久损失愈大。常用孔板的永久压力损失的Pπ大约在40%一90％之间，取决于do／d1的比值。由于文氏管流量计的入口和出口都为扩散形管，流体流过的涡流损失较小，所以永久压力损失比孔板流量计小的多，各种do／d1比值的文氏管流量计的永久压力损失Pπ约为8%～18%．
三、实验装置
实验装置及流程如图2—2所示。孔板和文氏管流量计安装在直径?34X3mm不锈钢管道上。为了保证正常测量条件，流量计前面必须有足够长的直管段。这里的孔板和文氏管流量计前的直管段长分别为360mm和700mm 。
流量计的压差测量和永久损失用U型压差计测定，内装水银作指示液。压差计上装有排气和平衡旋塞，都与排气管相连。排气旋塞用以排出实验系统和测压导管中的气体。平衡旋塞在排气时打开，平衡压差计两臂的压力，防止水银冲走，测量时关闭使两测量臂不再联通。
实验用水由水泵从水槽送往高位水槽，由管道进入实验系统，经流量计进人计量槽计量体积，然后放回水槽，循环使用。
四、实验方法
1．首先熟悉实验装置及流程。观察压差计与流量计测压接头的连接。打开平衡和排气旋塞7和8．打开计量槽的排水阀5．
2．排出实验管路及测量系统的气体。缓慢打开管道进口阀门1，让水流经管道、流量 计和压差计测压导管及上部排气管，排出管道和测压系统的气体。待气体排尽后，先关闭
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U型压差计顶部的所有排气旋塞，然后再关闭平衡旋塞。关闭进口阀，检查压差计两臂读 数是否相等，若不相等表示系统存有空气，应重新排气。
3．用进口阀门1调节流量，由小到大测定记录10～15组数据。水的体积流量，根据计 量槽的一定体积和相应的时间确定。实验时应注意计量槽水位，防止水因槽满而溢出。每 记录完一组数据要及时打开放水阀5放水。
4．做完实验后，将进口阀门关闭，检查压差计两管读数是否相等，若不等，应分析原 因，并考虑是否要重做。
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5．实验测定结束后，请指导教师检查数据，通过后将实验装置恢复到实验前的状态。
五、数据处理
1．在双对数坐标纸上绘出流量Vs和U型压差计读数R之间的关系，并求出斜率，考察Vs～R是否为0.5次方的关系。
2．计算孔板和文氏管流量计的孔流系数； 3．计算永久压力损失Pπ并比较。
六、讨论
1．U型压差计的平衡旋塞和排气旋塞起什么作用?怎样使用?怎样才能排出测压导管中的气体?
2．流量计的孔流系数Co和Cv一般范围是多少?它们与哪些参数有关?这些参数对孔流系数Co和Cv有何影响?
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实验三 离心泵性能实验
一、实验目的
1．熟悉离心泵的操作。
2．测定一定转速下的离心泵特性曲线。
二、基本原理
在一定转速下，离心泵的压头H、轴功率N轴及效率η均随实际流量Q的大小而改变。 通常用水通过实验测出H～Q，N轴～Q， η～Q之间的关系，并以曲线表示之，称为特性 曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用离心泵的重要依据。
如果在泵的操作中，测定其流量Q，进出口的压力和泵所消耗的功率(泵轴功率)，则 可求得其特性曲线。 泵的压头为
He = H1+H2+ho+ (u22 -- u12)／2g (3 --- 1)
式中
H1 一 泵入口处的真空表读数，以m水柱(表压)表示； H2 一 泵出口处的压力表读数，以m水柱(表压)表示： h0 一 压力表和真空表测压接头之间的垂直距离，m； u2 — 泵压出管内水的流速，m／s： u1 一 泵吸入管内水的流速，m／s： g — 重力力口速度，9.81m／s2 ．
轴功率N轴是泵从电机接受的实际功率。在本实验中不直接测量泵轴功率，而是利用瓦 特计测得电机的输入功率，再由下式求得轴功率，
N轴 = N电·η电·η传 (3---2)
式中
N 电 — 电动机的输入功率，kW；
η电 — 电动机的效率，由电动机效率曲线求得，无因次；
η 传 — 联轴节或其它传动装置的传动效率，无因次。对于联轴节η传= 1 。
泵的效率η即为泵的有效功律与其轴功率之比，由下式求得：
η = (QHeρ／102N轴)x100% (3---3) 式中
Q -- 泵的流量，m3／s； He -- 泵的压头，m水柱：
ρ一 实验条件水的密度，kg／m3 .
三、实验装置
本实验用1—1／2BA一6型离心泵进行实验，其装置如图3--3所示。离心泵用三相电机驱动，泵从水槽中吸入水，然后由压出管排至水槽，循环使用。在吸入管进口处装有滤水器，以免污物进入水泵，滤水器上带有单向阀，以便在启动前可使泵内灌满水。在泵的吸入口和压出口处，分别装有真空表和压力表，以测量泵的进出口处的压力。泵的出口管道上装有文氏管流量计，用以测量水的流量，此外还装有阀门，用以调节水的流量。用三相瓦特计
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测量电动机输入功率。
四、实验步骤
1．了解设备，熟悉流程及所用仪表。
2．检查轴承润滑情况，一般用手转动联轴节视其是否转动灵活。
3．旋开加水漏斗及泵出口阀，向泵内灌水至满，然后关闭加水漏斗和出口阀。 4．打开U型压差计的平衡夹和排气夹。
上述工作准备完后，经指导教师检查同意，可接通电源启动电机，使泵运转。在实验中 要特别注意安全，要防止被泵转动部件伤害，慎防触电并注意电机是否过热和噪音过大。如有不正常现象，应立即停车与指导教师分析原因并进行处理。
5．慢慢开启泵的出口阀，控制较小流量，使流量计测压接头保持正压，让水流经测压导管，以排出测压导管中的空气。排气结束后，先关闭U型压差计上的排气夹，再关平衡夹。然后关闭出口阀，检查压差计两臂读数是否相等，否则应重新排气。重新排气时应先打开平衡夹，再开排气夹，打开泵的出口阀排气，重复上述过程。
6．用泵的出口阀调节流量，从零到最大或反之，取10—15组数据。数据取完后关闭出 口阀，检查U型压差计两臂读数是否相等，若不相等，可能是实验过程中有漏气现象，应 查找原因，并考虑是否重做实验。
7 实验结束后，停电动机。打开U型压差计上部的平衡夹和排气夹。
五、数据处理
在方格坐标纸上作泵的特性曲线，并根据所得曲线，标示适宜操作区。 六、讨论
1．为什么流量越大，入口处真空表的读数越大?出口处压力表的读数越小? 2．离心泵的操作，为什么要：①先充液?②封闭启动?⑧选在高效区操作?
3．指出离心泵的设计点及对应的参数(Q，He，N轴)
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