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Q?引入流量系数，则

?1?(?A0/A)2A02g(h3?h4?h5?h6) （1.6.10）

Q??A02g(h3?h4?h5?h6) （1.6.11） 显示，流量系数?的取值除了受到粘性的影响之外，也还取决于孔口面积与管道面积的比值A0/A。

标定文丘里流量计或孔板流量计的流量系数?的方法是：用体积法测出流量Q，读取测压管的液柱高度。利用式(1.6.4)或式(1.6.11)确定?的值。

1.6.4 实验步骤

1．排除测压管的气体

启动水泵，向水箱充水，关闭尾阀。此时，管1，2的液面应该平齐。管3，4以及管5，6分别用胶管将其上部连接，拔开这些连接胶管，管3，6和管4，5的液面应该平齐。如果不能平齐，则在测压管内存在气泡，应设法将其排除。

2．调节尾阀，依次增大流量，记录各测压管的液柱高度。用体积法以及用电子流量计分别测量管流的流量，取其平均值作为计算用。流量要求改变8次。改变流量时，要等待3~5分钟，水流稳定后方可读数。

图1.6.4 文丘里、孔板实验数据表

测量内容：流量(分别用手工和流量计测量，取平均值)，各测压管读数。 1.6.5 数据处理

图1.6.4是数据表的界面。由表中看出，文丘里流量计的流量系数，?=0.9446~0.995，实验值变化较大。另外，孔板的流量系数可以进行估算。在式（1.6.10）中，?取0.62，而A0/A?(d/D)2，因而式(1.6.11)中的?=0.6603。此外，还应考虑粘性的影响，用p6取代

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pC 也影响?的值。因此，再乘一个系数0.95，则?=0.6273。可以看出，孔板的流量系数与实测值也有较大误差。产生误差的原因，主要是测压管读数不够精确。一方面，高度读数刻度只精确到mm，而且用人工判读也产生误差。此外，水柱液面常发生波动，其高度不易确定。

1.6.6 思考题

1．?的值可能大于1吗？ 2．影响?取值的因素有哪些？

3．请推导式(1.6.8) 4．请仔细观察孔板流量计。在射流喉部处是否装有测压管？测压管装在喉部的上游还是下游？这样做会对测量精度产生哪些影响？

1.8 雷诺实验

1.8.1 实验目的

测量管流的沿程水头损失，绘制沿程水头损失与管流速度的对数曲线，并确定管流临界雷诺数。

1.8.2 实验装置

图1.8.1 雷诺仪

图1.8.1的实验装置由稳压水箱，试验管段，倾斜式比压计组成。水箱向管道提供稳压水流。管段的压强差用比压计测量。本实验用手工体积法测流量。 1.8.3 实验原理

对于图1.8.1的管段的首、尾两个断面应用伯努利方程，则有

p1V12p2V22 z1???z2???hf （1.8.1）

?g2g?g2g管段水平放置，流速处相同，因而 hf?p1?p2 （1.8.2） ?g用比压计测量压差p1-p2。设比压计两支测压管的液柱长度之差为l，则有

p1?p2??glsin? （1.8.3）

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hf?lsin? （1.8.4）

式中，?是比压计的水平倾角。只要测出比压计两支液柱长度的差值，由式（1.8.4）便可以计算管段水流的沿程水头损失hf。

管流速度等于流量除以截面积。流量用量筒、秒表测量。小流量的测量比较费时。充水时间往往超过1分钟。

计算管流雷诺数时，需用到水的运动粘度。运动粘度与水温有关。本实验用温度计测量水温，水的运动粘度?与温度的经验公式可表示为

1.775?10?6 （1.8.5） ??21?0.0337t?0.000221t式中，大量水温单位是℃，?的单位是m2/s。

程水头损失hf与速度V的函数关系与流态有关，层流时，hf与V的一次方成正比，紊 流时，hf与V的1.75~2.0次方成正比，将实测值标在对数坐标loghf~logV图上。如果实验曲线斜率为45°，则说明流态为层流，否则为紊流。值得注意的是，流量从小变大的曲

线与流量从大变小的曲线是不重合的。 1.8.4 实验步骤

1．启动水泵，向水箱注水，待水位稳定后才全开尾阀，以便冲洗管道，排除管内气体。 2．关闭尾阀，松开倾斜比压计上端的止水夹，以使测压管内的残留气泡排出，气泡全部排出后，用气囊球向比压计的测压管打气，压迫测压管水面下降至中部，再夹紧止水夹，防止液面上升。试验管段的水不流动时，比压计的两支测压管的液面应该平齐。若不平，说明测压管内残留有气泡，应该设法排除。

3．微微打开尾阀，让水流速度从小变大，流态从层流变为紊流。当流量达到最大值之后，慢慢关小尾阀，使流速从大变小，流态从紊流变为层流。改变流量时，待水流稳定后，测量流量，记录比压计液柱读数。层流时，水流达稳定状态所用的时间往往比较长，要耐心等待。对于本实验装置，可根据比压计读数大概地判断流态。当流态为层流时，管段的沿程水头损失hf≤0.006m。如果比压计的水平倾角??30?，则比压计液柱长度之差l?0.012m。一般来说，层流的实验点应布置3-4个。总的实验点数可自行控制，本实验的目的之一是绘制形如图1.8.3所示的对数曲线，实验点数在10个以上，并且尽量均匀地分布。

4．测量结束后，关闭水泵，绘制loghf~logV曲线图。

测量内容：流量（流量有小变大，大最大值后再有大变小）、比压力计液面读数。 1.8.5 实验结果及其分析

图1.8.2是本实验的数据表，图1.8.3是loghf~logV曲线图。由图看出，实验结果不

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图1.8.2 雷诺实验数据表

够理想，层流区的曲线斜率近似等于1，但并非直线，有略微弯曲。上临界雷诺数不足4000。下临界雷诺数2000左右。与权威实验比较，本实验结果存在一定的误差。主要原因是实验装置不够精细，尤其是实验管段长段不满足要求。例如，为了避开管流入口、出口的影响，实验段的两端应远离入口或出口的距离为管径的120倍。本实验的管径d=8mm，与进口段、出口段落的长度应超过1m。而本装置的进口段，出口段长度不足0.5m。此外，小流量时，比压计液柱长度差很少，读数误差很大，要想提高实验精度，就要提高流量测量、压差测量的精度。

1.8.6 思考题

1．层流时，本实验的沿程水头损失hf的值的变化范围是多少？

2．比压计的刻度2:1表示什么含义？

3．如何判断比压计的刻度（例如2:1）与实际情况是否相符？

4．实验要求流量首先从小变大，再从大变小，如果使流量时而变大，时而变小，实验

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