1、文氏管計實驗1文氏管計實驗目的求文氏管之流量係數 C，及其實測和理論分析之壓力分布狀況，並說明伯努利方程式定律。儀器水力工作台、文氏管計（Venturi Meter ）、量筒、馬錶。原理文氏管計（Venturi Meter），是具有縮小部、喉部及擴大部等三部分的一支管段，用以裝配於管路中測量管路流量者。其縮小部之目的在於產生流速之增加，使壓力降低；擴大部即在於以最小的摩擦損失將流速再降低，以回升流體壓力。此種儀器可用於液體管路之流量測定，也可用於氣體管路，在次因速流動時之流量測定。 g2/u1g2/ug2/312n計力壓式柱水閥氣水進 水排門閥文氏管計實驗2在管路系統裡文氏管經常使用來測定管內
2、之流量。其設定上的主要依據，就是藉著速度的變化而產生壓力差來建立壓力差與流量間的關係，流體首先流經一斷面漸次收縮之管道。其截面積最小部分稱為喉部（Throat），在喉部上流體的速度增大，壓力減小，所減小的壓力當然與流量大小有關，沿文氏管之收縮，喉部、擴散部分，各斷面截面積均在改變，速度及壓力隨著改變。假設：斷面 1 處斷面面積為 a1，壓力計內水柱高度為 h1。斷面 2 處斷面面積為 a2，壓力計內水柱高度為 h2。斷面 n 處斷面面積為 an，壓力計內水柱高度為 hn。更據伯努利方程式（Bernoullis Theroem）：式中： u = 流體通過某斷面時之流速。u2 / 2g = 流體在
3、某斷面時之動壓頭。h = 流體在某斷面時之靜壓頭。根據連續方程式（The Equation of Continuity）設在斷面 1 和 2 間能量損失略而不計。n nnhguhgZP ZPguZPgugu 2, 2222121 21 2121211221 hguaguhaghuQaan 212au21ahgQ文氏管計實驗3但事實上，在斷面 1 和 2 間免不了有些能量損失，因此上式之理論必須加以修正：式中：C:流量係數，大致介於 0.92 0.99設管內之能量損失可略而不計，沿此收縮擴散部分，任何斷面上之靜壓頭和未收縮上游之靜壓頭之間的關係可為：本實驗之目的，係經由實驗來探討 C 值，並分析
4、 C 值與流量間的關係，使實驗者瞭解一般儀器之設計經常需藉助於簡單理想情況下之理論分析；然而，由於此結果無法與實況吻合，必須加以修正，而此修正工作就是一般所謂的檢驗（Calibration），此實驗探討 C 值即屬於此性質的工作。操作步驟1. 將文氏管計整平於水力工作台上，關閉文氏管計流量控制閥門。2. 打開水力工作台之進水與迴水閥門，啟動泵之電源，此時在文氏管計系統充滿流體而無法流動之狀況下，每一壓力計上之讀數應為一致。3. 輕彈集合封閉式壓力計上所有軟管，使滯留於管內的空氣氣泡上升，直至液面下沒有氣泡存在為止，以免實驗產生誤差。4. 漸次關閉迴水閥門，此時進入儀器之流量為最大，使最高靜壓頭
5、之液面大致在壓力計刻劃範圍之四分之三以內；如果最低靜壓頭之液面過低（或者無法上升至刻劃範圍內） ，則輕輕打開空氣閥門（氣嘴） ，洩放少許空氣；相反的，如果最高靜壓頭已經高出刻劃範圍，甚至溢流至其他軟管內，則必須使用打氣筒，由空氣閥門強制注入空氣，使所有液面高度降至設定刻劃範圍內。5. 將文氏管計流量控制閥門全開，由最大流量起，漸次的調整進水與迴水閥門有大而小，進行一連串有系統的實驗，然後再由小而大。每次紀錄數據計算之。2212121221nnnnn auugugh212ahgcQ文氏管計實驗42nand2 21na6. 注意：每次流量改變時，應等流量穩定後始可紀錄實驗。7. 注意：控制流量時，
6、盡可能利用水力工作台之進水與迴水管路兩閥門，如果完全以文氏管計右端支流量控制閥門來控制流量，極易於供水時產生甚大的壓力，而造成管路連接處暴裂，或是集合封閉式壓力計內液面上升及溢流等現象，而阻礙實驗之進行。772234 3754 526782102ABCDEFGHIJK(1) (2)單 位 :mPiezometerTube No.nDia. ofcross-sectiondn（mm）A (1)BCD (2)EFGHIJK26.0023.2018.4016.0016.8018.4720.1621.8423.5325.2426.000.6150.6900.8691.0000.9530.8670.78
7、70.7300.6800.6330.6150.1440.2260.5751.0000.8300.5650.4000.2890.2150.1680.1440.000-0.082-0.431-0.856-0.686-0.421-0.256-0.145-0.071-0.0240.000文氏管計實驗5數據V t Q hA(1) hB hC hD(2) hE hF hG hH hI hJ hK12345hA-h2 hB-h2 hC-h2 hE-h2 hF-h2 hG-h2 hH-h2 hI-h2 hJ-h2 hK-h212345QA2 QB2 QC2 QE2 QF2 QG2 QH2 QI2 QJ2 QK2 Qactul12345CA2 CB2 CC2 CE2 CF2 CG2 CH2 CI2 CJ2 CK2 Cav12345問題與討論1. 如何改進此實驗裝置，使之更臻完美。2. 如果文氏管並沒有水平擺放，請問有何影響？假如壓力計垂直於文氏管，文氏管計實驗6請問如何校正其壓力讀數？3. 本實驗結果顯示在文氏管之進口端與出口端有壓力降，且此壓力降隨流量而增大，請問利用此壓力降來讀取流量，有何不方便之處？
