自循环文丘里实验

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一、实验目的
1．了解文丘里流量计的工作原理，掌握文丘里流量计的水力特性。
2．观察文丘里管压力水头、速度水头的沿程变化，加深对伯努利方程的理解。
3．测定文丘里管流量系数，掌握应用文丘里流量计量测管道流量和气—水多管压差计量测压差的技术。
二、实验装置
文丘里流量计实验装置如下图所示。

文丘里流量计实验装置图
1．自循环供水器 2．实验台 3．可控硅无级调速器(本装置无) 4．恒压水箱 5．溢流板 6．稳水孔板 7．文丘里管 8．测压计气阀(F₁、F₂) 9．测压计 10．滑尺 11．多管压差计 12．实验流量调节阀

三、实验原理
流体流径文丘里管时，根据连续性方程和伯努利方程
（常数）
（常数）
得不计阻力作用时的文丘里管过水能力关系式（1、2断面）

由于阻力的存在，实际通过的流量恒小于。引入一无量纲系数（称为流量系数），对计算所得的流量值进行修正。

在实验中，测得流量和测压管水头差，即可求得流量系数，一般在0.92～0.99之间。
上式中 —仪器常数

—两断面测压管水头差

用气—水多管压差计或电测仪测得，气—水多管压差计测量原理如下图所示。

气—水多管压差计原理图
根据流体静力学方程

得
则

由图可知
式中，、、、分别为各测压管的液面读数。

四、实验方法与步骤
1．测记各有关常数。
2．打开测压架上部排气阀F₁、F₂，往测压管2、3内注水至刻度值24.5cm左右，关闭（拧紧）排气阀F₁、F₂。
3．开启水泵电源，给恒压水箱供水。
4．排气。待溢流之后，对实验系统进行排气，方法为：连续开关实验流量调节阀12数次，排尽实验管道内气体；观测传感器一端连接管内是否有气泡，若有，关闭实验流量调节阀12，打开电测仪端排气阀，待连续出水，管道内无气泡即可。排气完毕，关闭实验流量调节阀12。
5．测压架调平及电测仪调零。在恒压水箱内水位恒定（溢流）、关闭实验流量调节阀12状态下，打开测压架上部排气阀F₁、F₂，观测测管h₁、h₄读数是否相等，（允许有1mm误差），不平需调平，待调平之后，关闭（拧紧）排气阀F₁、F₂；同时对电测仪进行调零。
6．调节各测管水柱高度。在恒压水箱内水位恒定（溢流）状态下，全开实验流量调节阀12，此时测压架内测压管1、3水位上升，2、4水位下降。若h₁比h₃高，适当开启测压架上部排气阀F₁，待h₁≈h₃，迅速拧紧排气阀F₁，反之，重复步骤5；若h₄比h₂高，适当开启测压架上部排气阀F₂，待h₂≈h₄，迅速拧紧排气阀F₂，反之，重复步骤5；若在实验流量调节阀12全开状态下，测压管1、3水位过高，或者测压管2、4水位过低，导致读数不在滑尺读数范围之内，可适当关小实验流量调节阀12，保证测压管1、2、3、4读数都在滑尺读数范围之内。
7．实验开始，待水流稳定后，读取各测压管的液面读数h₁、h₂、h₃、h₄，并用体积法或重量法测定流量；逐次关小流量调节阀12，改变流量7～9次，重复上述步骤。注意调节阀门应缓慢，如测管内液面波动时，应取时均值。