专利名称：文丘里和孔板流量计试验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流体力学试验仪器技术领域，具体涉及一种文丘里和孔板流量计试验仪。
背景技术：
文丘里和孔板流量计试验是流体力学(水力学)教学中必须的试验之一。目前，文丘里流量计和孔板流量计是单独设计并使用的，其两者试验原理和试验方法相同，但流量系数差距很大，因此在教学中如果能结合在一起进行试验和对比，试验结果对比更加直观，教学效果会更好。另外，现有的文丘里流量计试验仪损耗的功率大，占据的空间大，操作不便；测量的压差和雷诺数的范围小(一般认为，雷诺数Re > 2X 105，流量系数才与雷诺数无关，水力学教材中给出的流量系数均在Re> 2X105以后)，试验精度不 高，测量的数据太少而达不到实训的目的。
发明内容本实用新型的目的是提供一种文丘里和孔板流量计试验仪，能用于测量文丘里流量计的流量系数和孔板流量计的流量系数，测量的压差和雷诺数的范围大，试验精度高。本实用新型所采用的技术方案是，一种文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，包括试验台，试验台上设置有水平向试验管道，试验台下方设置有供水箱，供水箱内安装有供水泵，供水泵通过上水管与试验管道相连接，上水管上安装有上游调节阀门，试验管道上安装有文丘里流量计，文丘里流量计的上游和喉道处分别对应连接有文丘里流量计上游测压管和文丘里流量计喉道测压管，文丘里流量计上游测压管和文丘里流量计喉道测压管的远端竖直向上设置，且与大气相通；试验管道上且位于文丘里流量计的下游安装有孔板流量计，试验管道上、且位于孔板流量计的上游和下游处分别对应安装有孔板上游测压管和孔板下游测压管，孔板上游测压管和孔板下游测压管的远端竖直向上设置，且与大气相通；试验管道上还安装有下游调节阀门，试验管道的下游端部为出水端，出水端下方设置有导水抽屉，导水抽屉倾斜向下设置且内部安装有限位开关，导水抽屉的出水口下方设置有盛水容器，盛水容器的下方安装有称重传感器，盛水容器与供水箱相通；文丘里流量计上游测压管的远端和文丘里流量计喉道测压管的远端之间、以及孔板上游测压管的远端和孔板下游测压管的远端之间均各安装有一测尺，文丘里流量计上游测压管和文丘里流量计喉道测压管之间、以及孔板上游测压管和孔板下游测压管之间均通过管道安装有一压差传感器，称重传感器和两个压差传感器均与压差流量测量仪相连接。试验管道通过多个支撑安装在试验台上。试验管道上安装有两个法兰，文丘里流量计安装在两个法兰之间。文丘里流量计上游测压管和文丘里流量计喉道测压管均固定在一测压排上，孔板上游测压管和孔板下游测压管均固定在另一测压排上，两个测压排的上方设排气通道，文丘里流量计上游测压管和文丘里流量计喉道测压管、以及孔板上游测压管和孔板下游测压管与对应的排气通道相通，两个排气通道上均连接有一排气管，两个排气管上均安装有一排气阀门。文丘里流量计和孔板流量计之间相距60cm 70cm。试验管道上且位于文丘里流量计的下游安装有两个孔板法兰，孔板流量计安装在两个孔板法兰之间。试验管道的下游端部安装有出水弯头，导水抽屉位于出水弯头的下方。盛水容器内安装有排水泵，排水泵与盛水容器上的排水孔相通，排水孔下设置有接水盒，接水盒通过回水管与供水箱相通。本实用新型解决了现有试验仪器只能单一进行文丘里流量计试验或孔板流量计试验，能用于测量文丘里流量计的流量系数和孔板流量计的流量系数，且测量的压差和雷·诺数的范围大，试验精度高。另外，采用本实用新型进行试验时，能采用两种不同的量测系统，使学生既能掌握现代量测技术，又能传承传统的量测技术。本实用新型试验仪体积小、结构简单，制造容易，精度高，操作方便。
图I是本实用新型文丘里和孔板流量计试验仪的结构示意图；其中，I.供水箱，2.供水泵，3.上水管，4.上游调节阀门，5.试验管道，6.支撑，7.法兰，8.文丘里流量计，9.文丘里流量计上游测压管，10.文丘里流量计喉道测压管，11.测压排，12.排气管，13.排气阀门，14.排气通道，15.测尺，16.孔板流量计，17.孔板法兰，18.孔板上游测压管，19孔板下游测压管，20.压差传感器，21.压差流量测量仪，22.下游调节阀门，23.出水弯头，24.导水抽屉，25.限位开关，26.盛水容器，27.称重传感器，28.排水泵，29.排水孔，30.接水盒，31.回水管，32.试验台。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型文丘里和孔板流量计试验仪，包括试验台32，试验台32上通过多个支撑6安装有水平向试验管道5，试验台32下方设置有供水箱1，供水箱I内安装有供水泵2，供水泵2通过上水管3与试验管道5相连接。上水管3上安装有上游调节阀门4。试验管道5上安装有两个法兰7，文丘里流量计8安装在两个法兰7之间。文丘里流量计8的上游和喉道处分别对应连接有文丘里流量计上游测压管9和文丘里流量计喉道测压管10。文丘里流量计上游测压管9和文丘里流量计喉道测压管10的远端竖直向上设置，且与大气相通。试验管道5上且位于文丘里流量计8的下游安装有孔板流量计16。试验管道5上且位于文丘里流量计8的下游安装有两个孔板法兰17，孔板流量计16安装在两个孔板法兰17之间。文丘里流量计8和孔板流量计16之间相距60cm 70cm。试验管道5上、且位于孔板流量计16的上游和下游处分别对应安装有孔板上游测压管18和孔板下游测压管19。孔板上游测压管18和孔板下游测压管19的远端竖直向上设置，且与大气相通。试验管道5上还安装有下游调节阀门22。试验管道5的下游端部为出水端，出水端下方设置有导水抽屉24。导水抽屉24倾斜向下设置且内部安装有限位开关25，限位开关25用于控制流量和压差的测量时间。导水抽屉24的出水口下方设置有盛水容器26，盛水容器26的下方安装有称重传感器27，称重传感器27称出测量时段内水的重量，其重量除以测量时间即为流量。盛水容器26与供水箱I相通，整个系统为自循环系统。具体是试验管道5的下游端部安装有出水弯头23，导水抽屉24位于出水弯头23的下方。盛水容器26内安装有排水泵28，排水泵28与盛水容器26上的排水孔29相通，排水孔29下设置有接水盒30，接水盒30通过回水管31与供水箱I相通。文丘里流量计上游测压管9的远端和文丘里流量计喉道测压管10的远端之间安装有一测尺15，孔板上游测压管18的远端和孔板下游测压管19的远端之间安装有另一测尺15。测尺15用于测量对应两个测压管的压差。为了使用电测法测量压差和流量，文丘里流量计上游测压管9和文丘里流量计喉道测压管10之间安装有一压差传感器20，孔板上游测压管18和孔板下游测压管19之间均通过管道安装有一压差传感器20，称重传感器27和两个压差传感器20均与压差流量测量仪21相连接，通过计算显示出测量时段内的压差和流量。文丘里流量计上游测压管9和文丘里流量计喉道测压管10均固定在一测压排11·上，孔板上游测压管18和孔板下游测压管19均固定在另一测压排11上。两个测压排11的上方设排气通道14，文丘里流量计上游测压管9和文丘里流量计喉道测压管10、以及孔板上游测压管18和孔板下游测压管19与对应的排气通道14相通，两个排气通道14上均连接有一排气管12，两个排气管12上均安装有一排气阀门13。文丘里流量计是一种管道流量测量的仪器，它由收缩段，喉道段和扩散段三部分组成，在其上游和喉道处分别对应连接有文丘里流量计上游测压管9和文丘里流量计喉道测压管10，测出这两个断面的压差。通过测量压差就可以计算出文丘里流量计的理论流量。孔板流量计与文丘里流量计一样，也是一种管道流量测量仪器。它由上下游管道、孔板三部分组成。孔板是一块中间有圆孔的薄板，圆孔的直径比管径小。从孔板流量计的水流流态图中可以看出，在孔板截面前液体已开始收缩，流经孔板后液体并不立即扩散而是继续收缩，经过一段距离后才开始扩散，最后扩散到整个管道截面。由于液流在孔板前后变化较大，因而在孔板前后产生涡流区和较大的压差。本实用新型装置的操作步骤是一、自动测量方法步骤I、记录文丘里流量计8上，安装文丘里流量计上游测压管9和文丘里流量计喉道测压管10两处管道的直径；记录孔板流量计16的直径，以及试验管道5上安装孔板上游测压管18和孔板下游测压管19两处管道的直径。步骤2、打开压差流量测量仪21的电源，将压差流量测量仪21预热15分钟。步骤3、打开供水泵2，打开上游调节阀门4和下游调节阀门22，使装置管道充满水。步骤4、待水流稳定后，将导水抽屉24拉出，这时压差流量测量仪21显示重量、时间和压差的瞬时变化值。步骤5、将导水抽屉24推进，本次测量结束，静置10秒钟，压差流量测量仪21上显示本次测量的水的净重、测量时间和压差，将本次测量结果记录在相应的表格中。[0035]步骤6、打开排水泵28，将盛水容器26中的水通过排水孔29排到接水盒30中，待盛水容器26中的水排完或排放停止后即可开始第二次测量。步骤7、调节下游出水阀门22的开关量，并重复步骤5和步骤6多次进行测量并记录数据。步骤8、试验结束后将仪器恢复原状。步骤9、对测量数据进行分析计算。二、传统测量方法步骤I、记录文丘里流量计8上，安装文丘里流量计上 游测压管9和文丘里流量计喉道测压管10两处管道的直径；记录孔板流量计16的直径，以及试验管道5上安装孔板上游测压管18和孔板下游测压管19两处管道的直径。步骤2、将导水抽屉24调整在适当位置，使从出水弯头23流出的水流直接流入接水盒30中。步骤3、打开水泵2，打开上游调节阀门4和下游调节阀门22，使系统管道充满水。步骤4、关闭下游调节阀门22，打开两个排气阀门13，将文丘里流量计上游测压管9、文丘里流量计喉道测压管10、孔板上游测压管18以及孔板下游测压管19中的空气排出。步骤5、打开下游调节阀门22，逐渐调小上游调节阀门4的开关量(注意此时不能完全关闭)，使文丘里流量计上游测压管9、文丘里流量计喉道测压管10、孔板上游测压管18以及孔板下游测压管19中的水头下降到对应的测压排11的底部位置，关闭两个排气阀门13，关闭下游调节阀门22，此时，能看到文丘里流量计上游测压管9、文丘里流量计喉道测压管10、孔板上游测压管18以及孔板下游测压管19中的水面上升，如果该四个测压管中的空气已排干净，则各测压管中的水头线各自相齐平，如果不相齐平，证明空气没有排完，还需继续排气。步骤6、完全打开上游调节阀门4，调节下游调节阀门22的开关量，观察四个测压管中的水头的变化。步骤7、待水流稳定后，用量筒和秒表测量流量，用两个测尺15分别得到对应两个测压管的压差。步骤8、调节下游出水阀门22，使流量逐渐减小，并重复上述步骤多次进行测量并记录数据。步骤9、试验结束后将仅器恢复原状。步骤10、对测量数据进行分析计算。
权利要求1.一种文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，包括试验台(32)，所述试验台(32)上设置有水平向试验管道(5)，所述试验台(32)下方设置有供水箱(I)，所述供水箱(I)内安装有供水泵(2)，所述供水泵(2)通过上水管(3)与试验管道(5)相连接，所述上水管(3)上安装有上游调节阀门(4)，所述试验管道(5)上安装有文丘里流量计(8)，所述文丘里流量计(8)的上游和喉道处分别对应连接有文丘里流量计上游测压管(9)和文丘里流量计喉道测压管(10)，所述文丘里流量计上游测压管(9)和文丘里流量计喉道测压管(10)的远端竖直向上设置，且与大气相通； 所述试验管道(5)上且位于文丘里流量计(8)的下游安装有孔板流量计(16)，所述试验管道(5)上、且位于孔板流量计(16)的上游和下游处分别对应安装有孔板上游测压管(18)和孔板下游测压管(19)，所述孔板上游测压管(18)和孔板下游测压管(19)的远端竖直向上设置，且与大气相通； 所述试验管道(5)上还安装有下游调节阀门(22)，所述试验管道(5)的下游端部为出水端，所述出水端下方设置有导水抽屉(24)，所述导水抽屉(24)倾斜向下设置且内部安装有限位开关(25)，所述导水抽屉(24)的出水口下方设置有盛水容器(26)，所述盛水容器(26)的下方安装有称重传感器(27)，所述盛水容器(26)与供水箱(I)相通； 所述文丘里流量计上游测压管(9)的远端和文丘里流量计喉道测压管(10)的远端之间、以及孔板上游测压管(18)的远端和孔板下游测压管(19)的远端之间均各安装有一测尺(15)，所述文丘里流量计上游测压管(9)和文丘里流量计喉道测压管(10)之间、以及孔板上游测压管(18)和孔板下游测压管(19)之间均通过管道安装有一压差传感器(20)，所述称重传感器(27)和两个压差传感器(20)均与压差流量测量仪(21)相连接。
2.按照权利要求I所述的文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，所述试验管道(5)通过多个支撑(6)安装在试验台(32)上。
3.按照权利要求I所述的文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，所述试验管道(5)上安装有两个法兰(7)，所述文丘里流量计(8)安装在两个法兰(7)之间。
4.按照权利要求I所述的文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，所述文丘里流量计上游测压管(9)和文丘里流量计喉道测压管(10)均固定在一测压排(11)上，所述孔板上游测压管(18)和孔板下游测压管(19)均固定在另一测压排(11)上，所述两个测压排(11)的上方设排气通道(14)，所述文丘里流量计上游测压管(9)和文丘里流量计喉道测压管(10)、以及孔板上游测压管(18)和孔板下游测压管(19)与对应的排气通道(14)相通，所述两个排气通道(14)上均连接有一排气管(12)，所述两个排气管(12)上均安装有一排气阀门(13)。
5.按照权利要求I所述的文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，所述文丘里流量计⑶和孔板流量计(16)之间相距60cm 70cm。
6.按照权利要求I所述的文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，所述试验管道(5)上且位于文丘里流量计(8)的下游安装有两个孔板法兰(17)，所述孔板流量计(16)安装在两个孔板法兰(17)之间。
7.按照权利要求I所述的文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，所述试验管道(5)的下游端部安装有出水弯头(23)，所述导水抽屉(24)位于出水弯头(23)的下方。
8.按照权利要求I所述的文丘里和孔板流量计试验仪，其特征在于，所述盛水容器(26)内安装 有排水泵(28)，所述排水泵(28)与盛水容器(26)上的排水孔(29)相通，所述排水孔(29)下设置有接水盒(30)，所述接水盒(30)通过回水管(31)与供水箱(I)相通。
专利摘要本实用新型公开了一种文丘里和孔板流量计试验仪，包括试验台，试验台上设置有试验管道且下方设置有供水箱，供水箱内安装有供水泵，供水泵通过上水管与试验管道相连接，上水管上安装有上游调节阀门，试验管道上安装有文丘里流量计，文丘里流量计的上游和喉道处分别对应连接有测压管；试验管道的下游安装有孔板流量计，位于孔板流量计的上游和下游处分别对应安装有测压管；试验管道上还安装有下游调节阀门，试验管道的下游端部为出水端，所述出水端下方设置有导水抽屉、盛水容器，盛水容器与供水箱相通；还包括测尺、压差传感器和称重传感器。本实用新型能用于测量文丘里流量计的流量系数和孔板流量计的流量系数。
文档编号G09B23/12GK202584505SQ20122013276
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月31日 优先权日2012年3月31日
发明者张志昌, 刘亚菲 申请人:西安理工大学