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自循環文丘里實驗裝置指導書

一、實驗目的
1．了解文丘里流量計的工作原理，掌握文丘里流量計的水力特性。
2．觀察文丘里管壓力水頭、速度水頭的沿程變化，加深對伯努利方程的理解。
3．測定文丘里管流量系數，掌握應用文丘里流量計量測管道流量和氣—水多管壓差計量測壓差的技術。
二、實驗裝置
文丘里流量計實驗裝置如下圖所示。

文丘里流量計實驗裝置圖
1．自循環供水器 2．實驗臺 3．可控硅無級調速器(本裝置無) 4．恒壓水箱 5．溢流板 6．穩水孔板 7．文丘里管 8．測壓計氣閥(F₁、F₂) 9．測壓計 10．滑尺 11．多管壓差計 12．實驗流量調節閥

三、實驗原理
流體流徑文丘里管時，根據連續性方程和伯努利方程

（常數）

（常數）
得不計阻力作用時的文丘里管過水能力關系式（1、2斷面）

由于阻力的存在，實際通過的流量

恒小于

。引入一無量綱系數

（

稱為流量系數），對計算所得的流量值進行修正。

在實驗中，測得流量

和測壓管水頭差

，即可求得流量系數

，

一般在0.92～0.99之間。
上式中

—儀器常數

—兩斷面測壓管水頭差

用氣—水多管壓差計或電測儀測得，氣—水多管壓差計測量原理如下圖所示。

氣—水多管壓差計原理圖
根據流體靜力學方程

得

則

由圖可知

式中，

、

分別為各測壓管的液面讀數。

四、實驗方法與步驟
1．測記各有關常數。
2．打開測壓架上部排氣閥F₁、F₂，往測壓管2、3內注水至刻度值24.5cm左右，關閉（擰緊）排氣閥F₁、F₂。
3．開啟水泵電源，給恒壓水箱供水。
4．排氣。待溢流之后，對實驗系統進行排氣，方法為：連續開關實驗流量調節閥12數次，排盡實驗管道內氣體；觀測傳感器一端連接管內是否有氣泡，若有，關閉實驗流量調節閥12，打開電測儀端排氣閥，待連續出水，管道內無氣泡即可。排氣完畢，關閉實驗流量調節閥12。
5．測壓架調平及電測儀調零。在恒壓水箱內水位恒定（溢流）、關閉實驗流量調節閥12狀態下，打開測壓架上部排氣閥F₁、F₂，觀測測管h₁、h₄讀數是否相等，（允許有1mm誤差），不平需調平，待調平之后，關閉（擰緊）排氣閥F₁、F₂；同時對電測儀進行調零。
6．調節各測管水柱高度。在恒壓水箱內水位恒定（溢流）狀態下，全開實驗流量調節閥12，此時測壓架內測壓管1、3水位上升，2、4水位下降。若h₁比h₃高，適當開啟測壓架上部排氣閥F₁，待h₁≈h₃，迅速擰緊排氣閥F₁，反之，重復步驟5；若h₄比h₂高，適當開啟測壓架上部排氣閥F₂，待h₂≈h₄，迅速擰緊排氣閥F₂，反之，重復步驟5；若在實驗流量調節閥12全開狀態下，測壓管1、3水位過高，或者測壓管2、4水位過低，導致讀數不在滑尺讀數范圍之內，可適當關小實驗流量調節閥12，保證測壓管1、2、3、4讀數都在滑尺讀數范圍之內。
7．實驗開始，待水流穩定后，讀取各測壓管的液面讀數h₁、h₂、h₃、h₄，并用體積法或重量法測定流量；逐次關小流量調節閥12，改變流量7～9次，重復上述步驟。注意調節閥門應緩慢，如測管內液面波動時，應取時均值。

五、實驗記錄及計算
1．記錄計算有關常數實驗裝置臺號No.