流体机械课程 流体机械实验指导书(3)

二、主要参数的测定

1、 流量的测定

流量是一个重要的性能参数，测取的方法很多。主要有容积法、流量计法、速度法和堰流法。常用仪器有孔板或喷嘴、文德里管；水堰；超声波流量计和均压管等。

(1)用管式流量计测定流量

管式流量计有喷嘴、孔板和文德里流量计三种类型。其工作原理是利用水通过喷嘴、孔板和文德里管的缩小断面时，流速加快，动压增加，而在两测压断面间产生压差，然后用压差计测出压差值，即可算出相应的流量，所以，这三种类型的流量计计算流量的公式基本相同。

实验图3为标准喷嘴剖面图，其主要尺寸列于图中。喷嘴装在泵房内的排水管上，

实验图3 标准喷嘴剖面图

如实验图4所示。在日常运转中，闸阀5关闭，测水管7不通。测定时关闭闸阀3，同时打开闸阀5，使管7临时作排水管用。此时喷嘴前后两侧小孔所接的U形水银压差计的两端出现压力差。由第三章知，水泵的流量为

实验图4 泵房内喷嘴装设示意图

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式中 μ——流量系数，一般μ=0.95～0.98

D——排水管内径,m；

d——喷嘴直径,m；

⊿h——U型压差计读数，m

ρg——水银密度，kg/m3

ρ——水的密度，kg/m3

当喷嘴装在如实验图4所示的排水管中部时,喷嘴前的水管(进水侧)在10倍水管直径的长度内以及喷嘴后水管(出水侧)在5倍水管直径的长度内,不得有弯曲,变径及任何局部装置,以便水流形状维持正常,提高测定的精确性。

喷嘴也可以安装在排水管出口处,测定时装上,测完后卸下,对排水无影。这种方法简便，操作容易，故在煤矿中得到广泛使用。但将喷嘴安装在管路出口，由于喷嘴前后的介质不同，易产生脱流现象而使测量的精度降低。

(2)用堰口板测量流量

在水流断面上设一障壁，使水溢流而过，这个障壁称之为堰。用堰测量流量的特点是：设备制造简单，使用方便、容易。如果堰板加工尺寸符合要求，安装正确，就可以达到一定的测量精度。量水堰一般均安装在水泵排水管出口处的堰槽内，如实验图5所示。习惯上，把堰板前的水流称为上游，把堰板后的水流称为下游。堰槽内水面至堰口前逐渐下降，尚未下降的水面至堰口下边缘(对三角形堰是指堰口最低)的垂直距离H称为堰上水头。

实验图5 水堰结构

堰槽分为三部分：导流部分、整流部分、工作部分。长度为l3的导流部分接受被测水。为防止水溅出，受水管的下端应潜入水面，且该部分容积应尽可能大些。长度为l2的整流部分由几道整流栅组成，水经此部分后，削弱了余波，流动更加均匀。长度为l1的工作部分要有足够的长度，以便使水能平稳在流进堰口板。为了测出堰上水头h，在槽侧壁上开有直径为10～30mm的孔，使槽与透明的水位管连通，于是管内水位与槽内水位相同。水位高低，可用装在槽边上的水位测针测出。堰的各部分长度可由实验表3查出。

堰口板是水堰的关键部件，根据测定的流量大小可用三角堰、矩形堰和全宽堰。板的剖面如实验图6，通常取刀口宽2mm，口与内侧成90°，外侧倾角45°，刀口要保持棱角，各角允许误差±5′，全宽和矩形堰开口两侧边缘间距，允许误差为±0.001B和±0.001b，选用不生锈和耐腐蚀材料制作。

实验表4 测流量堰口参数及计算流量公式

水槽侧板与底板成90°相交，允许误差±5′。侧壁要有足够的刚度，不得由于水压而变形。为了保持槽底水平，应有可调支撑。

通过堰口的流量，可根据堰上水头h，用实验表4提供的公式计算。

实验图6 堰口板剖面

2、扬程的测定

水泵的扬程可用装在水泵进出口法兰盘小孔上的真空表和压力表测定。在实验图7中，以水泵轴心线为基准，列出真空表和压力表安装点所在的两断面的伯努利方程式，并忽略真空表表盘高出水泵轴心线的距离，则

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式中 H——水泵的扬程，m；

pa——大气压力，Pa

py——压力表读数，Pa

pz——真空表读数，Pa