流速仪的使用方法参见伯努利方程实验,需先排气调零。(2)测压管与测点之间可以直接连接也可通过软管连接。本书插图中所涉及的测压点与测压管(或传感器)之间的连通管一股都未绘出,而是将连通的各点用带“。”的相同编号表示。例如本装置图中表示水箱测压点①、②及毕托管测压点③、④分别用连通管与同编号的测压管①、②、③、④相连。(3)恒压水箱5在实验时应始终保持溢流状态,其水箱水位始终保持恒定不变。需调节工作水位时可打开不同的水位调节阀4,以改变不同的溢流恒定水位。溢流量太大水面不易平稳,溢流量大小可由可控硅无级调速器3调节。(4)毕托管由导轨及卡板固定,可上下、前后改变位置。水流自高位水箱经管嘴6流向低位水箱,形成淹没射流,用毕托管测量没射流点流速值。测压计11的测压管①、②用以测量高、低水箱位置水头,测压管③、用以测量毕托管的全压水头和静压水头,水位调节阀4用以改变测点的流速大小。3.基本操作方法(1)安装毕托管。测量管嘴淹没射流核心处的点流速时,将毕托管动压孔口对准管嘴中心,距离管嘴出口处约0.02~0.03m;测量射流过流断面流速分布时,毕托管前端距离管嘴出口处宜为0.030.05m。毕托管与来流方向夹角不得超过10°,拧紧固定螺丝;(2)开启水泵。顺时针打开调速器开关3,将流量调节到最大;3)排气。待上、下游溢流后,用吸气球(如洗耳球)放在测压管口部抽吸,排除毕托管及各连通管中的气体,用静水厘罩住毕托管,可检查测压计液面是否齐平,液面不齐平可能是空气没有排尽,必须重新排气;(4)调节水位。利用调节阀4可调节高、中、低三个恒定水位,溢流量由调速器控制。三、实验原理毕托管是法国人毕托(H·Pitot)于1732年发明,结构形状如图2所示。12图2毕托管结构图11
毕托管具有结构简单,使用方便,测量精度高,稳定性好等优点,应用广泛。测量范围水流为0.2~2m/s,气流为1~60m/s。毕托管测速原理如图3所示,它是一根两端开口的90°弯针管,下端垂直指向上游,另一端竖直,并与大气相通。沿流线取相近两点A、B,点A在未受毕托管干扰处,流速为u,点B在毕托管管口驻点处,流速为零。流体质点自点A流到点B,其动能转化为位能,使竖管液面升高,超出静压强为h水柱高度。列沿流线的伯努利方程,忽略A、B两点间的能量损失,有0+P+=0+P+0pg2gpgP_ P=Ah及pgpgu=2gAh由此得考虑到水头损失及毕托管在生产中的加工误差,由上式得出的流速须加以修正。毕托管测速公式为u=c2gh=kh(a)即k=c/2ghtH00UAB图3毕托管原理图式中:u一毕托管测点处的点流速;c一毕托管的修正因数,简称毕托管因数;Ah毕托管全压水头与静压水头之差。另外,对于管嘴淹没出流,管嘴作用水头、流速因数与流速之间又存在着如下关系:u=p'/2gAH(b)式中:u——测点处的点流速;?——测点处点流速因数;△H一一管嘴的作用水头。12
联解式(a)、(b)得故本实验仪只要测出△h与△H,便可测得点流速因数@,与实际流速因数(经验值@=0.995)比较,便可得出测量精度。若需标定毕托管因数c,则有C=@'NAHIAh四、实验内容与方法1.定性分析实验一一管嘴淹没射流过流断面流速分布将毕托管放置在离管嘴口0.03~0.05m处,竖向移动毕托管,改变测点位置,稳定后,分别读取3、4测管水头值的差值△h。可以发现,射流边缘位置比射流中心位置的△h较小。表明射流中心流速大,边缘流速小。2.定量分析实验(1)毕托管测点流速实验。已知毕托管因数c,按照基本操作方法,分别在高、中、低的水箱水位下,测量淹没射流中心点的流速。实验数据及结果分析参第五部分。(2)毕托管因数c标定实验。已知本实验装置管嘴淹没射流中心点的点流速因数经验值为0.995±0.001,要求标定毕托管因数c。五、娄数据处理及成果要求1.记录有关信息及实验常数实验设备名称:实验台号:实验者:实验日期:m0.5/s毕托管校正因数c=k=2.实验数据记录及计算结果13
表1毕托管测速实验记录计算表实测点流速上、下游水位毕托管测压计测点流速因数流速仪验u=k/hp'=测值h2h3h4AhhiAH测/ (m/s)ch/AH/10-2m/10-2m/10-2m/10-2m/10-°m/10-2m次/ (m/s)1233.成果要求(1)测定管嘴出流点流速;如表1所示。(2)测定管嘴出流点流速因数;由表1计算取均值可得,@’=0.994。(3)自行设计标定毕托管因数c的实验方案,并通过实验校验c值。六、分析思考题1.本实验所测得@值说明了什么?2.毕托管测量水流速度的范围为0.2~2m/s,轴向安装偏差要求不应大于10°,试分析其原因。3.对电测毕托管有何新的创新见解?七、注意事项1恒压水箱内水位要求始终保持在溢流状态,确保水头恒定。2.测压管后设有平面镜,测记各测压管水头值时,要求视线与测压管液面及镜子中影像液面齐平,读数精确到0.5mm。14
3文丘里综合型实验一、实验目的和要求1.了解文丘里流量计的构造、原理和适用条件,率定流量因数叫;2.掌握应用气~水多管压差计量测压差的方法;3.通过确定文丘里流量计最大允许过流量的设计性实验,体验理论分析和实验相结合的研究过程。实验装置二、1.实验装置简图实验装置及各部分名称如图1所示。11412d51369o10014i32图1文丘里综合型实验装置图1.自循环供水器2.实验台3.水泵电源开关4.恒压水箱5.溢流板6.稳水孔板7.稳压简8.智能化数显流量仪9.传感器10.文丘单流量计11.压差计气阀12.压差计13.滑尺14.实验流量调节阀2.装置说明(1)压差测量装置1)气-水压差计15