文丘里流量计实验
4.4.1、实验目的和要求 （1）、掌握文丘里流量计的原理及用途。
（2）学会测定文丘里流量计的流量系数，掌握文丘里流量计测量管道流量的技能； （3）、通过实验与量纲分析，了解应用量纲分析与实验结合研究水力学问题的途径，进而掌握文丘里流量计水力特性。 4.4.2、实验原理
我们已知道，如果任一断面的流速v，乘以面积A，即可求得流量Q?。如图4.4所示：文丘里管前1-1断面及喉管处2-2断面，该两处截面面积分别为A1、A2，只要测得该两处流速分别为v1、v2，便可测得流量Q。
文丘里管前1-1断面 喉管处2-2断面 ? 1 2 d2 d1 1 2 图4.4
为此，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，不计阻力作用时得下式：
2v12p2v2 (4.7) 0???0???2g?2gp1Q?A1v1?A2v2
即
v1?d124?v2?d224 (4.8)
由式（4.7）、（4.8）可解得
?d1?v1?2g[(Z1?p1?)?(Z?p2?)]/??d???1（4.9）
?2?因此：
4?Q??4d12?d1???d???1?2?K?42g[(Z1?p1?)?(Z2?p2?)]?K?h?4d122gp1(d1d2)4?1p2（4.10）
?h?(Z1??)?(Z2??)式中：?h——两断面测压管水头差。
K——文丘里流量计常数，对给定管径是常数。
?μ由于阻力的存在，实际通过的流量Q恒小于Q?。为此：引入一无量纲系数??QQ（
称为流量系数），对计算所得的流量值进行修正，即
Q??Q???K?h（4.11）
通过实验测得流量Q及测压管水头差?h，便可以测得此时文丘里管的流量系数?：
??Qk?h（4.12）
4.4.3实验装置
本实验装置如图4.5所示。
图4.5
1－水箱；2－上水管；3－恒定水箱；4－实验管段；5－文丘里；6－测压管；7－流量调节阀；8、活动接头；9－回水管；10－测针；11－测针筒；12－底阀；13－秒表
实验装置为自循环水流系统，水泵将水箱1中的水抽出，沿上水管2流入恒定水箱3经实验管段4、文丘里管5通过回水管9又流回水箱1。差压计6用作测量理论流量，测针10、测针筒11和秒表13用作测量实际流量。 4.4.4、实验提示
文丘里管由光滑的渐缩段、喉道及渐扩段三部分组成（如图4.6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）。
图4.6
文丘里管测流量，这种方法在十九世纪末已提出。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，在生产及实验室中均被广泛采用。但文丘里管必须满足一定的设计布置要求：一、在构造上，要求管径比d2d1在0.25~0.75之间，通常采用d1d2?0.5；
??二、其扩散部分的扩散角?2也不宜太大，一般以5~7为宜；三、在布置上，要求文丘里
管上游10倍管径d1，下游6倍管径d1的距离以内，均不得有其他管件，以免水流产生漩涡而影响其流量系数；四、文丘里管喉颈处容易产生真空，允许最大真空度为6~7mH2o。工程上应用文丘里管时，应检验其最大真空度是否在允许范围之内。 4.4.5、实验方法与步骤 （1）、记录有关常数。 （2）、打开电源开关，待水箱内水头恒定，即可开始测量；
（3）、打开实验段尾部阀门7，待水流稳定后，读取差压计液面读数h1、h2；同时测定流量Q，Q的测定体积法（Q?V/t），先通过测针10测得测针筒内的起始水位，然后将活动接头8拨至测针筒，同时用秒表记录下接水的时间，用测针测得接水的终了水位，就可计算流量Q （4）、逐次调节阀门，改变流量，重复步骤3，注意调节阀门应缓慢。 （5）、把测量值记录在实验表格4.2内，并进行有关计算。 （6）、如测管内液面波动时，应取时均值。 （7）、实验结束，关闭电源开关。 4.4.6、实验成果及要求 （1）、记录计算有关常数。
d1?cm，d2?cm，测针筒直径R?cm.
表4.2 实验装置台号No_______ 次数 1 2 3 4 5 6 测压管读数(cm) h1（cm） h2（cm） 测针读数 起始读数 接水后读数 接水时间（t） （2）、整理记录计算表