(OK)2012_03_06_流体量测实验.pdf

實驗名稱：流體量測實驗 一、概述 傳統流體力學的量測實驗中，最常運用的方法分別是文氏管與孔口板流量計。這 兩種流量計其原理皆是使用柏努力方程式中流體速度與壓力的變化量進行量測 流體的流量。本實驗中浮錘式流量計則是利用流體流經流量計中浮錘與管壁的夾 角與截面積進行校正，校正完畢後再進行流量量測。此外，本實驗也將探討流體 流經漸擴管與彎管的水頭損失。將理論中的流體力學所忽略的損失因子藉由一一 證明出來。 二、實驗目的： (1)學習文氏管流量計、孔口板流量計之量測原理。 (2)學習使用浮錘式流量計量測不可壓縮流體之前 ，運用穩流之能量方程式與柏 努力方程式進行校正。 (3)學習利用穩流之能量方程式與柏努力方程式量測不可壓縮流體於漸擴管與彎 管的水頭損失。 三、實驗設備： (1)本實驗使用設備如下圖所示，包括一文氏管流量計、一孔口板流量計以及一 浮錘式流量計。 (2)本實驗設備入水口與水槽連接，由水槽所提供的實驗用水進行量測。水經由 入水口進入，流經文氏管(入口端直徑 16mm ，漸擴至直徑26mm) ，在流經廣 角擴管(直徑 26mm 增擴至直徑 51mm 段) ，經過孔口板(直徑 20mm) ，再經由 浮錘式流量計，最後由出水口經由流量調節閥回流至水槽中。流量調節閥可 以調整實驗所需不同的流量。 四、實驗原理： 本實驗主要是利用柏努力方程式進行計算，方程式如下： 2 2 p1 V1 P2 V2 + +Z1 + +Z2 +ΔJ (1) ρg 2g ρg 2g 方程式中符號代表如下： 2 p ：靜壓水頭； V ：動能水頭 ρg 2g 2 p V Z ：位能水頭； + +Z ：總水頭 ρg 2g ΔJ 為水流在管內因管壁或是管中所產生的渦流或紊流所產生的能量耗損。 4-1 文氏管流量計： 文氏流量計係由中間縮小又放大的細腰管與差壓計所組成，細腰管最小截面積處 稱為噴喉。其縮小與放大有一定範圍，避免突然縮小及放大時的摩擦損耗。如下 圖所示。 (a) AA , V, V , P, P 22 22 22 A , V , P 1 1 1 P −P Z 1 2 ρm (b) 優點： (a) 壓力損失最小：由於文氏喉管之斜度構造及出 口錐管等之原因，使得壓力損 失較小。 (b)文氏管與流孔板式的比較，當於相當的管徑與相同差壓之情形下所測之流量 比流孔板式約大 60% 。 (c) 因形狀的關係，能夠抵抗磨損，且不易使管中雜物附著，故誤差較小。 缺點： 構造特殊，製造複雜，故價格昂貴，測距改變的彈性較少。 本實驗設備中，因為文氏管兩端位於同一高度上，故方程式(1)中的 ZA 和 ZB 可 以刪除，至於 ΔZAB 非常微小，可忽略不計。 mA mB , ρVAAA ρVBAB (2) VAAA