实验六孔板流量计的
设计
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、制作与标定（~20学时）一、实验目的动手能力是青年学生综合素质的一个重要方面，理科实验教学内容偏重验证课堂讲授的知识，且由于教学时数的限制，仪器、药品都已具备，学生自己设计，自己动手的机会相对较少。本实验从孔板流量计的设计、安装、标定，到流量计曲线的绘制，都由学生自己处理。通过自己的设计、自己制作并标定，以及数据处理写出使用说明
书
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，动手能力及数据处理能力都可以得到锻炼。此外，尽管我们的教学设施日益齐备，但学生在未来教学或科研工作中自己动手制作一些小设备、小仪器的情况不可避免，该实验可培养学生自己动手的思维意识，解决实验中某些仪器设备的困难。当然，自己制作对孔板流量计的测试原理、制作关键都可以加深理解。二、制作原理孔板流量计的测试原理是流体通过孔板的锐孔时，由于孔板的滞流作用，造成流体内机械能的相互转换，即静压能转化为动能。在孔板前，管道内完全充满流体，且具有稳定的边界层，当流体流过孔板的锐孔后，边界层发生分离，主体流体四周被旋涡环绕，流体直径缩小，直径最小处称为缩脉，然后又逐渐变大。显然，孔板前后流体内发生了机械能转换。图1.
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孔板流量计图2.孔板流量计原理示意图1．测压环2.孔板3.导管4.压差计根据机械能衡算式，可导出孔板流量计的测量计算公式。如图2所示，在孔板前导管上取一截面为1-1，在孔板后的缩脉处另取一截面为2-2。在截面1-1，2-2之间进行能量衡算：36?¤由于衡算系统内没有轴功，所以-ws=0，又由于管子是水平的，所以Z=0；而且假?¤定流体为不可压缩的理想流体，F则=0，而p2pp21vdpp1因而上式可化简为1221(p1(u2u1)p2)（a）2由于缩脉位置因流速而改变，因而难以确定，其截面S2也难于测得，而孔板的锐孔直径0和截面积0则是设计确定的；再则，在设备一旦制成后，测压管的位置是不能在测dS量过程中随意改变的，因此，用孔板锐孔处的流速u0来代替上式中的u2是切实可行的，但需要加以校正，即用系数C校正流体流速u0与2之间的差别，同时校正实际流体与理想uu流体之间的差别，即损失，因此（a）又可写为校正由于实际流体流经孔板所造成的能量u01C2(pp)（b）2212对于不可缩流体，根据连续性方程可得：0（2）10suus1将此式代入（b）式并整理后可得CS0222(p1p2)（c）u01()S0S12C令C0()2S1并将等式两边开平方，则得：2(p1p2)（3）u0C0根据u0和S0即可算出流体的体积流量：2(p1p2)（4）Vsu0S0C0S0式中（p1-p2）为孔板前后的压强差，其数值可由U型压差计的液柱高度直接测得，即p1p2(R)gR37C0称为孔板流量计的流量系数，其数值取决于孔板流量计的构造和雷诺数，需由实验测定。三、仪器压差计、流量计四、实验步骤1．孔板锐孔孔径的计算。根据孔板流量计的测量原理，计算指定测量范围内所需孔板锐孔孔径的数值，及所需压差计的规格，写出计算过程及结果。交教师审定。2．照计算所得数据，精确制作孔板，在钻床上打出严格尺寸的孔，并进一步加工为适当角度的锐孔，正确粘连在管道中，并将由计算选定的压差计连接到两侧。3．标定P—VS的测试装置中，有水的稳压高位槽、测试管道及流量计、调节阀等，需要自己合理组装连接，并以使用方便、板面整洁为标准。4．自制的孔板流量计连接在标定用的装置上，用阀门调节不同的流量，用秒表计时，用量筒计量流体体积。至少测十个点，每点最少三次，取最接近的两点求平均值，以此为准，将数据点精确标在双对数坐标上，并做出P—VS曲线。要求数字和曲线清晰。五、孔板流量计标定的装置图3.孔板流量计标定的装置示意图38六、实验数据记录123P（mmHg）1VS2-(ml·s1)3平均实验数据整理123P（mmHg）VS-1(ml·s)将实验测定结果标在双对数坐标上，并做出P—VS曲线。七.写出简明
规范
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的孔板流量计使用说明书。八.讨论
题
快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题
1．制作孔板流量计的关键是什么？2．安装和使用孔板流量计应注意什么？39
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