阻力泵性能实验

1、阻力、泵性能实验一、实验设备的主要内容： 测定实验管路内流体流动的直管阻力和直管摩擦系数l。 测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数l与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线。在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。4.练习离心泵的操作。测定某型号离心泵在一定转速下，H（扬程）、N（轴功率）、h（效率）与Q（流量）之间的特性曲线。 5.测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。6.了解文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。8. 测定节流式流量计（文丘里）的流量标定曲线。9. 测定节流式流量计的雷诺数Re和流量系数C的关系。二、设备的主要技术数据：（1）流体阻力：1. 被测直管段：第一套：光滑管管

2、径d80(m) 管长L(m) 材料：不锈钢粗糙管管径d10(m) 管长L(m) 材料：不锈钢 2. 玻璃转子流量计：型 号测量范围精度LZB251001000（L/h）LZB1010100（L/h）3. 压差传感器：型号：LXWY测量范围：200 KPa4. 数显表：型号：PD139测量范围：0200Kpa5. 离心泵：型号：WB70/055流量：20200（1h）扬程：1913.5(m)电机功率：550（W）电流：1.35(A)电压：380（V）（2）流量计测量：涡轮流量计：(单位：M3/h)文丘里流量计 文丘里喉径：20m 实验管路管径：0.045m，（3）离心泵(1)离心泵 流量Q=4m

3、3/h ，扬程H=8m ，轴功率N=168w(2)真空表测压位置管内径d1=(3)压强表测压位置管内径d2=45m(4)真空表与压强表测压口之间的垂直距离h0=0.355m(5)电机效率为60%1.流量测量：涡轮流量计2.功率测量：功率表：型号 PS-139 精度级3. 泵吸入口真空度的测量真空表：表盘真径-100mm 测量范围-0MPa 精度级4.泵出口压力的测量压力表：表盘直径-100mm 测量范围0-0.25MPa 精度级（4）变频器：型号：N2-401-H 规格：（0-50）Hz（5）数显温度计：501BX三、实验设备的基本情况：1. 实验设备流程图：见图一流体阻力的测量：水泵2将储水

4、槽1中的水抽出，送入实验系统，经玻璃转子流量计22、23测量流量，然后送入被测直管段测量流体流动的阻力，经回流管流回储水槽16。被测直管段流体流动阻力P 可根据其数值大小分别采用变送器4或空气水倒置型管来测量。流动路线为ABCDEGHIJ。流量计、离心泵性能的测定：水泵2将水槽1内的水输送到实验系统，用流量调节阀18调节流量，流体经涡轮流量计17计量，回到储水槽。同时测量文丘里流量计两端的压差，离心泵进出口压力、离心泵电机输入功率。流动路线为ABCFGHIJ。管路特性的测量：流量调节阀10调节流量调节到某一位置，改变电机频率，测定涡轮流量计的频率，泵入口真空度，泵出口压强。流动路线为ABCFG

5、HIJ。离心泵串并联性能的测定：离心泵串并联流程示意图，见图二所示图一、流体综合实验装置流程示意图1:水箱:2:水泵;3:入口真空表;4:出口压力表;5,16:缓冲罐:6,14测局部阻力近端阀;7,15:测局部阻力远端阀;8,17:粗糙管测压阀;9,21:光滑管测压阀;10:局部阻力阀;11:文丘里流量计;12:压力传感器;13:涡流流量计;18:阀门;18光滑管阀;20:粗糙管阀;22:小流量计;23:大流量计;24阀门25:水箱放水阀;26:倒U型管放空阀;27: 倒U型管;28,30:倒U型管排水阀;29,31: 倒U型管平衡阀32；功率表；33变频调速器34，36，37，38，39阀门

6、四、实验方法：（1）流体阻力的测量：1 . 向储水槽内注蒸馏水，直到水满为止。2. 首先将全部阀门关闭，打开总电源开关，打开阀门36后，用变频调速器启动离心泵。将阀门23打开大流量状态下把实验管路中的气泡赶出。3. 把阀门19打开，作流体光滑管阻力实验。当流量为0时打开9、21两阀门，若空气水倒置型管内两液柱的高度差不为0，则说明系统内有气泡存在，需赶净气泡方可测取数据。赶气泡的方法：将流量调至较大，排出导压管内的气泡，直至排净为止。关闭29、31两阀门，打开倒置U形管上部的放空阀26，分别慢慢打开阀门28、30两阀门，使倒置U形管液柱降至中部即可，使管内形成气水柱，此时在流量为0时打开9、2

7、1两阀门，管内液柱高度差应为零。若不为0导压管内存在气泡，应从新赶气泡。4. 在流量稳定的情况下，测得直管阻力压差。数据顺序可从大流量至小流量，反之也可，一般测1520组数，建议当流量读数小于200L/h时，只用空气水倒置型管测压差。5. 待数据测量完毕，关闭流量调节阀，切断电源。6. 粗糙管、局部阻力测量方法同前。图二 实验装置面板图（2）流量计性能的测定：1. 首先将全部阀门关闭。打开总电源开关，打开阀门36后，用变频调速器启动离心泵。2. 缓慢打开调节阀18至全开。待系统内流体稳定，即系统内已没有气体，打开文丘里流量计导压管开关，在涡轮流量计流量稳定的情况下，测得文丘里流量计两端压差。3

8、. 测取数据的顺行可从最大流量至0，或反之。一般测1520组数据。4. 每次测量应记录：涡轮流量计流量频率、文丘里流量计两端压差及流体温度。（3）离心泵性能的测定：1.首先将全部阀门关闭。打开总电源开关，打开阀门36后，用变频调速器启动离心泵。2. 缓慢打开调节阀18至全开。待系统内流体稳定，即系统内已没有气体，打开压力表和真空表的开关，方可测取数据。3. 测取数据的顺行可从最大流量至0，或反之。一般测1520组数据。4. 每次测量同时记录：涡轮流量计流量、压力表、真空表、功率表的读数及流体温度。（4）管路特性的测量：1. 首先将全部阀门关闭。打开总电源开关，打开阀门36后，用变频调速器启动离

9、心泵。置流量调节阀18为某一状态(使系统的流量为某一固定值)2.调节离心泵电机频率以得到管路特性改变状态。调节范围(500Hz)3.每改变电机频率一次，记录以下数据：涡轮流量计的频率，泵入口真空度，泵出口压强。4.实验结束，关闭调节阀，停泵，切断电源。五、使用实验设备应注意的事项：1. 利用压力传感器测大流量下P 时，应切断空气一水倒置U型管21、39 两阀门否则影响测量数值。2. 在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。要仔细阅读仪表说明书。3. 若较长时间内不做实验，放掉系统内及储水槽内的水。4. 该装置应良好地接地。5. 启动离心泵前，关闭压力表和真空

10、表的开关 以免损坏压强表。六、附录：1. 实验数据的计算（1）流体阻力的测量：在被测直管段的两取压口之间列柏努利方程式，可得： (1) (2) (3) (4)符号意义：d管径（m） L管长(m) u流体速度(m/s)Pf直管阻力引起的压降(N/m2)测得一系列流量下的Pf之后，根据式(1)，(3)计算出不同流速下的值。用式(4)计算出Re 值，从而整理出Re之间的关系，在双对数坐标纸上绘出Re曲线。以第一套表一第一组为例计算：流量q=1000(l/h)，直管压差P=液体温度1 液体密度=998.18kg/m 液体粘度=0=(m/s)=-Re曲线（如图一所示)（2）局部阻力系数的测定 式中：局部

11、阻力系数，无因次； 局部阻力引起的压强降，Pa；局部阻力引起的能量损失，Jkg。图四 局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口a-a'和b-b，见图1-1，使 abbc ； abbc则 Pf，a b Pf，bc ； Pf，ab= Pf，bc在aa之间列柏努利方程式： PaPa =2Pf，a b+2Pf，ab+Pf (a)在bb之间列柏努利方程式： PbPb = Pf，bc+Pf，bc+Pf = Pf，a b+Pf，ab+Pf （b） 联立式(a)和(b)，则： 2(PbPb)(PaP

12、a) 为了实验方便，称(PbPb)为近点压差，称(PaPa)为远点压差。用差压传感器来测量。（2）离心泵性能的测定：流量q的计算H的测定：在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程上式中是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努力方程中其它项比较，值很小，故可忽略。于是上式变为：将测得的和的值以及计算所得的代入上式即可求得H的值勤。N的测定：功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即：泵的轴功率N=电动机的输出功率，kw电动机的输出功率=电动机的输入功率×电动机的效率。泵的轴功率=功率表的读数×电

13、动机效率，kw。的测定式中：泵的效率；N泵的轴功率，kwNe泵的有效功率kw；H泵的有效功率，kwQ泵的流量，m3/s；水的密度，kg/m3单泵以第一套表五第一组为例计算：以表五第一组为例计算：涡轮流量计流量读数Q=10.09(M3/h)泵入口压力P1=0.027 (Pa)，出口压力P2=0.047(MPa)， 电机功率=0.82(kw)（m3/h）=5.83(m/s)=(m/s)(m) (3)数据表 见表五、(4)离心泵性能测定曲线图见图四。（3）流量计的测定：(M3/h) kpa (m3/h) (m/s)= 流量标定曲线见图二。同时用上式整理数据可进一步得到C0Re关系曲线见图三。（4）管

14、路特性测定的计算过程与（2）相同表一、流体阻力实验数据记录（第一套光滑管内径8mm、管长）（液体温度 液体密度= kg/m 液体粘度= mPa.S）压差读数初始值序号流量(l/h)直管压差PP流速uRe（kPa）（mmH2o）（Pa）(m/s)110002900380047005600650074008300926010220111801214013100149015801670176018501940203021202210 表二、流体阻力实验数据记录（第一套粗糙直管内径10mm、管长1.700）（液体温度20 液体密度=kg/m 液体粘度=mPa.S）序号流量(l/h)直管压差PP流速uR

15、e（kPa）（mmH2o）（Pa）(m/s)110002900380047005600650074008300926010220111801214013100149015801670176018501940203021202210表三、局部阻力实验数据表序号流量Q近端压差远端压差流速u局部阻力阻力系数（l/h）（kPa）（kPa）(m/s)压差（kPa）180026003400表四、流量计性能测定实验数据记录文丘里流量计压差读数初始值序号涡轮流量计文丘里流量计文丘里流量计涡轮标准流量Q流速uReCo(m3/h)(kPa)(Pa)(m3/h)(m/s)123456789101112表五、离心泵性能测定实验数据记录（液体温度 液体密