丹尼尔孔板流量计

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注意测量的是气体、液体还是蒸汽，还有孔板流量计方向不要弄错。
需要注意的事项：
1.孔板流量计在工业生产中的应用是相当广泛的，其特点为结构非常简单，无可动部件、长期使用稳定性非常可靠，精度极高。但是孔板流量计对于安装的要求也是非常高的，下面就来为大家介绍一下孔板流量计在安装时需要注意哪些问题。
2.方向不要弄错了，标“+”的为正向，“-”为负向，“+”是迎着流体过来的方向。
3.正负取压口引出的导压管在任何情况下都要保持平行。
4.测气体的话差压装置建议放在管道上方，液体的话放在管道下部，测蒸汽嘛如果有配冷凝罐的话，应当保持冷凝罐在同一水平面高度上。
(丹尼尔 孔板流量计)

北京化工大学化工原理实验流体阻力实验北京化工大学化工原理实验报告实验名称流体阻力实验班级姓名学号序号同组人设备型号实验日期一、实验摘要本实验使用UPRSⅢ型第4套实验设备，通过测量不同流速下水流经不锈钢管、镀锌管、层流管、突扩管、阀门的压头损失来测定不同管路、局部件的雷诺数与摩擦系数曲线。确定了摩擦系数和局部阻力系数的变化规律和影响因素，验证在湍流区内λ与雷诺数Re和相对粗糙度的函数。该实验结果可为管路实际应用和工艺设计提供重要的参考。关键词摩擦系数，局部阻力系数，雷诺数，相对粗糙度二、实验目的1、测量湍流直管的阻力，确定摩擦阻力系数。2、测量湍流局部管道的阻力，确定摩擦阻力系数。3、测量层流直管的阻力，确定摩擦阻力系数。4、验证在湍流区内摩擦阻力系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度的函数5、将所得光滑管的λ-Re方程与Blasius方程相比较。三、实验原理1、直管摩擦阻力不可压缩流体在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流作用产生摩擦阻力。此外，流体经过突然扩大、弯头等管件时，由于运动速度方向突然变化，也会产生局部阻力。利用量纲分析的方法，流体流动阻力与流体的性质、流体流经处的几何尺寸、流体的运动状态有关，可表示为引入无量纲数群雷诺数相对粗糙度长径比从而得到令，则可得阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可通过实验测得。（1）式中直管阻力J/kg，被测管长m，被测管内径m，平均流速m/s，摩擦阻力系数。根据机械能衡算方程，实验测量（2）对于水平无变径直管道，结合式（1）与式（2）可得摩擦系数测量当流体在管径为d的圆形管中流动时选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面的压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。通过改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样便能得到某一相对粗糙度下的关系。由前人经验，当在范围内时，其关系满足Blasius关系式，在层流范围内满足线性关系，见表1。表1摩擦阻力系数与雷诺数关系400011858804000Re临界点临界点以上水力光滑管\粗糙管\2、局部阻力（3）将局部阻力系数，平均流速u，代入方程即可确定局部阻力。式中与局部结构关系见表2表2局部阻力系数与局部结构关系（Re4000）结构突扩管截止阀球阀常数常数对于水平放置条件，根据式（1）（3）可得局部阻力系数计算式为（无变径）和（有变径）式中，p1p2为上下游截面压强差，u1u2为平均流速，ρ为密度四、实验流程与设备图1流体阻力实验带控制点工艺流程1-水箱；2-水泵；3-涡轮流量计；4-主管路切换阀；5-层流管；6-截止阀；7-球阀；8-不锈钢管；9-镀锌钢管；10-突扩管；11-流量调节阀（闸阀）12-层流管流量阀（针阀）13-变频仪实验介质水（循环使用）研究对象不锈钢管，l1.500m,d0.021m;镀锌管，l1.500m,d0.021m;突扩管，l10.020m,d10.016,l20.280m,d20.042;截止阀，DN20,d0.021m;球阀，DN20,d0.021m;层流管，l1.500m,d0.003m;仪器仪表涡轮流量计，LWGY-25型，0.610m3/h,精确度等级0.5；温度计，Pt100,0200℃,精度等级0.2压差传感器，WNK3051型,-20100kPa,精度等级0.2显示仪表AI-708等，精度等级0.1。变频仪西门子MM420型。其他计算机数据采集和处理，380VAC220VAC五、实验操作1、准备1）打开电脑，启动“流体阻力实验”软件。2）连接数据线，并按照要求正确安装相应驱动。2）按下控制柜绿色按钮开启控制柜，至实验结束再按下红色按钮关闭。4）开泵，关闭流量调节阀，按变频器上的绿色按钮开启泵，降频至25Hz。5）主管路排气全开流量调节阀、压差传感器排气阀，再关闭流量调节阀约10秒。6）测压管线排气打开全部测压阀、压差传感器排气阀，查看Δp孔板。7）再次打开传感器排气阀，10秒后关闭，重复多次至零点不变，记录Δp孔板。2、不锈钢管实验1）重复准备过程的7）并记录Δp孔板。2）打开不锈钢管测量管路切换阀，测压阀。3）打开流量调节阀从小到大调节流量，3.5m3/h以上通过变频器调节，记录数据。3、镀锌管实验1）重复准备过程的7）并记录Δp孔板。2）打开镀锌管测量管路切换阀，测压阀。关闭其他切换阀、测压阀。3）打开流量调节阀从小到大调节流量，3.5m3/h以上通过变频器调节，记录数据。4、球阀、截止阀实验1）重复准备过程的7）并记录Δp孔板。2）打开球阀、截止阀测量管路切换阀。关闭其他切换阀、测压阀。3）打开球阀两端的测压阀。4）打开流量调节阀从小到大调节流量，3.5m3/h以上通过变频器调节，记录数据。5）关闭球阀两端测压阀，开启截止阀两端测压阀，重复上述过程，记录数据。5、层流管实验1）重复准备过程的7）并记录Δp孔板。2）降低水泵频率。3）关闭其他切换阀、测压阀。全开层流管流量阀。4）调节层流管路出口阀，改变管路压降，用量桶测量一定时间内流出的液体量，并记录其重量。6、结束实验，关闭全部阀门，通过变频器关泵，关闭控制柜。六、实验数据表格及计算举例1、湍流不锈钢管数据表ΔP0/kPal/md/mε/mm0.081.5000.02050.02序号水流量qv/m3h-1管路压降Δp/kPa水温度t/℃水密度ρ/kgm-3水粘度μ/Pas水流速u/ms-1雷诺数Re摩擦系数λλblasius10.600.3719.5998.21.005E-030.51102870.0310.03120.850.6219.5998.21.005E-030.72145730.0290.02931.000.8019.5998.21.005E-030.84171450.0280.02841.311.2519.5998.21.005E-031.10224590.0260.02651.581.7219.5998.21.005E-031.33270880.0250.02561.982.5419.5998.21.005E-031.67339460.0240.02372.543.9419.5998.21.005E-032.14435470.0230.02283.005.2619.6998.21.005E-032.53514340.0220.02194.059.0619.6998.21.005E-033.41694350.0210.019104.9813.2819.7998.21.005E-034.19853800.0210.019116.0118.6820.0998.21.005E-035.061030390.0200.018127.3027.0220.2998.21.005E-036.151251550.0200.017计算示例以第一组为例1）流速2）雷诺数3）摩擦系数4）理论摩擦系数2、湍流镀锌管数据表ΔP0/kPal/md/mε/mm0.071.5000.02200.10序号水流量qv/m3h-1管路压降Δp/kPa水温度t/℃水密度ρ/kgm-3水粘度μ/Pas水流速u/ms-1雷诺数Re摩擦系数λλblasius10.590.3321.0998.21.005E-030.4394260.0410.03220.780.4821.1998.21.005E-030.57124610.0370.03030.950.6621.2998.21.005E-030.69151770.0360.02841.291.0521.2998.21.005E-030.94206080.0320.02651.601.5021.2998.21.005E-031.17255610.0310.02561.962.1221.2998.21.005E-031.43313120.0290.02472.483.2021.2998.21.005E-031.81396190.0280.02283.024.5521.4998.21.005E-032.21482460.0270.02194.007.5321.6998.21.005E-032.92639020.0260.020104.9611.2321.9998.21.005E-033.63792390.0250.019115.9515.7222.0998.21.005E-034.35950550.0240.018127.2723.0822.5998.21.005E-035.321161420.0240.017计算示例以第一组为例1）流速2）雷诺数3）摩擦系数4）理论摩擦系数3、湍流突扩管数据表ΔP0/kPal1/md1/ml2/md2/mε/mm0.050.0200.01600.2800.04200.02序号水流量qv/m3h-1局部压降Δp2-1/kPa水温度t/℃水密度ρ/kgm-3水粘度μ/Pas水流速u1/ms-1水流速u2/ms-1雷诺数Re1局部阻力系数ζζ理论值12.001.1822.6998.21.005E-032.760.401439330.830.7322.982.6422.6998.21.005E-034.120.598654600.830.7334.004.7622.7998.21.005E-035.530.802878660.820.7344.987.4822.7998.21.005E-036.880.4000118588.820.73计算示例以第一组为例1）流速2）雷诺数3）局部阻力系数4）理论局部阻力系数4、湍流截止阀全开ΔP0/kPad/m0.050.0205序号水流量qv/m3h-1局部压降Δp/kPa水温度t/℃水密度ρ/kgm-3水粘度μ/Pas水流速u/ms-1雷诺数Re局部阻力系数ζ12.0313.8423.1998.21.005E-031.71348039.4623.0029.9023.1998.21.005E-032.53514349.3733.9451.1023.1998.21.005E-033.32675499.29计算示例以第一组为例1）流速2）雷诺数3）局部阻力系数5、湍流球阀（全开）ΔP0/kPad/m0.050.0205序号水流量qv/m3h-1局部压降Δp/kPa水温度t/℃水密度ρ/kgm-3水粘度μ/Pas水流速u/ms-1雷诺数Re局部阻力系数ζ11.981.2323.0998.21.005E-031.67339460.8522.962.5423.0998.21.005E-032.49507480.8033.944.1823.0998.21.005E-033.32675490.75计算示例以第一组为例1）流速2）雷诺数3）局部阻力系数6、层流管数据表ΔP0/kPal/md/m0.051.5000.0030序号水质量/g时间/s管路压降Δp/kPa水温度t/℃水密度ρ/kgm-3水粘度μ/Pas水流量qv/Lh-1水流速u/ms-1雷诺数Re摩擦系数λλ理论值124.060.030.3823.1998.21.005E-031.440.061690.4130.380245.059.970.5823.1998.21.005E-032.700.113160.1880.202386.759.800.9823.1998.21.005E-035.220.216110.0880.105462.229.961.4023.3998.21.005E-037.470.298760.0630.073586.729.951.9423.5998.21.005E-0310.420.4112210.0450.0526124.130.282.9424.0998.21.005E-0314.750.5817290.0340.0377171.330.036.0025.1998.21.005E-0320.540.8124060.0370.027计算示例以第一组为例1）流量2）流速3）雷诺数4）摩擦系数5）理论摩擦系数七、实验结果作图及分析实验结果关系曲线1、对光滑管与粗糙管的实验结果分析通过实验测出的光滑管（不锈钢管）的关系曲线与Blasius理论得出的曲线在Re临界值之前十分接近，验证了Blasius公式在Re4000至临界值区间上与实际情况吻合得较好。当雷诺数继续增大后，阻力系数逐渐趋近于一个定值，此时实验曲线开始向上偏离理论曲线。对于粗糙管（镀锌管），其关系曲线形态与光滑管大体相似，同等条件下粗糙管的阻力系数比光滑管的大，这表明摩擦阻力系数不仅随雷诺数的变化而变化，其大小还与管道的相对粗糙度有直接关系。此外，粗糙管的关系曲线与理论曲线偏离明显，表明Blasius公式对水力光滑管更加适用，而不适用于粗糙管。2、对层流管的实验结果分析总体上，层流管的数据点在层流区大体落在理论曲线附近，呈线性分布，但随着流速增加，曲线较理论线有向下偏离，这与测量过程中的误差有一定关系，对此可通过延长测量流量的时间并在每次改变流速后多稳定一段时间，让管内流动更趋近于稳态来提高测量的稳定性。3、对突扩管的实验结果分析在突扩管试验中，得出不同流速下（湍流），突扩管的局部阻力系数大体相同，较理论值偏高，这很可能是由于局部件长时间使用后有一定程度的损耗造成的，但对于一定状态下的同一种局部件，其局部阻力基本为定值。4、对球阀与截止阀的实验结果分析从实验数据上看，两种局部件的局部阻力系数随流速的增加略有下降，但幅度不大，相较而言，同种情况下，球阀的局部阻力系数远小于截止阀，这与其结构密切相关，八、思考题1）在测量前为什么要将设备中的空气排尽怎样才能迅速排尽主管路中如存在气体会影响流体流动的连续性，破坏本实验进行的前提条件，测量管路中存在气泡会使测量值出现很大的波动，都将严重影响实验的真实性和准确性，因此必须尽可能排尽。可通过加大液体流速，并增大排气通道加快排气。2）在不同设备不同温度下测定的数据能否关联在一条曲线上不能，一条关系曲线描述了同一设备在一定时间的阻力系数与通过流体流动状态间的关系，设备的特性不同，其曲线也不同，对同一设备，使用时间不同，也会对其造成一定影响。不同设备的数据不能关联在一起。而同一设备不同温度下测定的可以关联，温度影响流体的黏度与密度，即影响Re值，对设备特性影响不大。3）以水为工作介质测得的关系能否适用于其他类型的牛顿流体为什么可以，牛顿流体具有相似的流动性质，以水测得的关系曲线同样适用于与其相似的牛顿流体，液体密度黏度不同会在雷诺数中体现，而不会影响关系。4）如果同一根不锈钢管按下图三种方式放置，则阻力hf1，hf2，hf3为多少R1,R2,R3是否相等，为什么,,由直管阻力公式，阻力系数、管长、直径、流速均相同，Hf相等，R1R2R3。5）伯努利方程与机械能衡算式有什么关系他们的适用条件是什么机械能衡算适用于所有流体。伯努利方程只适用于定态流动的理想流体，是机械能衡算式的一种导出式。流体阻力演示实验记录表1截面2截面3截面4截面位头（Pa）4000118588静压头（Pa）40001185881600速度头（Pa）4000118588机械能（Pa）40001185882030液体通过管路时存在摩擦阻力，通过不同的管路、管件时所受到的阻力不同。流型不同。-10-
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一、测速管二、孔板流量计1、孔板流量计的结构三、文丘里流量计四、转子流量计1、转子流量计的结构及工作原理转子流量计是在自下而上逐渐扩大的垂直玻璃管内装有转子或称浮子，当流体自下而上流过时，转子向上浮动直到作用于转子的重力与浮力之差正好与转子上下的压力差相等时，转子处于平衡状态，即停留在一定的位置上。这时读取转子停留位置玻璃管上的刻度，则可得知流量。有些转子顶部边缘刻有若干个斜槽，这是为了使转子不上下左右的摆动，边稳定旋转，边停留在稳定位置上。转子流量计的转子位置与流量的关系需要预先校正。转子流量计主要用于低压下小流量的测定，因其测定方法简单，测量精度较高，阻力损失较小，广泛应用于制药、化工生产中。你的问题1、常用的流量测量仪器有哪些？2、使用皮托管有哪些注意事项？3、转子流量计的结构及工作原理是什么？第一章流体流动第五节流速和流量的测量流量计变压头流量计变截面流量计将流体的动压头的变化以静压头的变化的形式表示出来。一般，读数指示由压强差换算而来。如：测速管、孔板流量计和文丘里流量计流体通过流量计时的压力降是固定的，流体流量变化时流道的截面积发生变化，以保持不同流速下通过流量计的压强降相同。如：转子流量计1、测速管（皮托管）的结构2、测速管的工作原理对于某水平管路，测速管的内管A点测得的是管口所在位置的局部流体动压头与静压头之和，称为冲压头。B点测得为静压头冲压头与静压头之差压差计的指示数R代表A，B两处的压强之差。若所测流体的密度为ρ，U型管压差计内充有密度为ρ’的指示液，读数为R。——测速管测定管内流体的基本原理和换算公式3、使用皮托管的注意事项1）测速管所测的速度是管路内某一点的线速度，它可以用于测定流道截面的速度分布。2）一般使用测速管测定管中心的速度，然后可根据截面上速度分布规律换算平均速度。3）测速管应放置于流体均匀流段，且其管口截面严格垂直于流动方向，一般测量点的上，下游最好均有50倍直径长的直管距离，至少应有8~12倍直径长的直管段。4）测速管安装于管路中，装置头部和垂直引出部分都将对管道内流体的流动产生影响，从而造成测量误差。因此，除选好测点位置，尽量减少对流动的干扰外，一般应选取皮托管的直径小于管径的1/50。2、孔板流量计的工作原理流体流到孔口时，流股截面收缩，通过孔口后，流股还继续收缩，到一定距离（约等于管径的1/3至2/3倍）达到最小，然后才转而逐渐扩大到充满整个管截面，流股截面最小处，速度最大，而相应的静压强最低，称为缩脉。因此，当流体以一定的流量流经小孔时，就产生一定的压强差，流量越大，所产生的压强差越大。因此，利用测量压强差的方法就可测量流体流量。3、孔板流量计的优缺点优点：构造简单，安装方便缺点：流体通过孔板流量计的阻力损失很大孔板的缩口愈小，孔口速度愈大，读数就愈大，阻力损失愈大。所以，选择孔板流量计A0/A1的值，往往是设计该流量计的核心问题。优点：阻力损失小，大多数用于低压气体输送中的测量缺点：加工精度要求较高，造价较高，并且在安装时流量计本身占据较长的管长位置。孔板流量计是利用截面积一定的孔口产生节流，由孔板前后的压力差测定流量的流量计。转子流量计是流体流经节流部分的前后压力差保持恒定，通过变动节流部分的截面积来测定流量的流量计。图是表示转子流量计构造的示意图。流量与环隙面积有关，在圆锥形筒与浮子的尺寸固定时，AR决定于浮子在筒内的位置，因此，转子流量一般都以转子的位置来指示流量，而将刻度标于筒壁上。转子流量计在出厂时一般是根据20℃的水或20℃、0.1MPa下的空气进行实际标定的，并将流量值刻在玻璃管上。使用时若流体的条件与标定条件不符时，应实验标定或进行刻度换算。
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孔板流量计作为一款计量工具，在一些比较复杂的工况下能够比其它流量计更具有优势，是其它流量计代替不了的，由于它现场的维护量较小，经常被现场人员给忽略，而孔板流量计所配套的差压变送器，时间不经调校，日积月累再加上会由于一些客观的因素而导致测量结果误差较大，我公司技术人员结合自身多年的现场经历，下面就给大家主要介绍下孔板流量计管道安装条件与保证孔板流量计测量精度的主要措施：
一、孔板流量计安装测量精度一些具体要求
（1）节流件前后的直管段必须是直的，不得有肉眼可见的弯曲。
（2）安装节流件用得直管段应该是光滑的，如不光滑，流量系数应乘以粗糙度修正稀疏。
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4、节流件上游侧为敞开空间或直径≥2D大容器时，则敞开空间或大容器与节流件之间的直管长不得小于30D(15D)。若节流件和敞开空间或大容器之间尚有其它局部阻力件时，则除在节流件与局部阻力件之间设有附合规定的较小直管段长1外，从敞开空间到节流件之间的直管段总长也不得小于30D(15D)。
5、接上信号线、电源线
6、开启进口、出口阀门，进出口阀门开度要一致
7、打开不锈钢三阀组的平衡阀，缓慢开启孔板的高低压端的阀门，待流体通过流量计后关闭不锈钢三阀组平衡阀即可。
孔板流量计作为一款历史ZUI为悠久的流量测量仪表，能发展到今天仍然在流量计市场上占有一席之地，说明其还是有很大优势的，随着目前高科技的不断快速发展，相信在不久的将来孔板流量计的技术将越来越完善。
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我公司不仅提供常规结构的节流装置，而且还提供满足现场流量范围变化比较大的大量节流装置，可换孔板节流装置。
节流件：节流装置中使流体流动横截面收缩，以在上、下游两侧产生差压的元件。
1.标准节流件包括：角接取压或法兰取压标准孔板、角接取压标准喷嘴、径距取压标准孔板、长径喷嘴、文丘利管、文丘里喷嘴
2.非标准节流件包括：1/4圆孔板（也称1/4圆喷嘴）、圆缺孔板、偏心孔板、双重孔板、锥形入口孔板、端头孔板和限流孔板等
取压装置：由于在节流件上下游侧所设取压孔的位置不同，构成不同的取压型式如下
1.角式取压：在节流件上、下游侧开出一对或几对管壁取压孔，取压孔贴近节流件的端面、它包括环室式、在法兰上钻孔式和加紧环式。
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