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文档简介

1、实验1 流体阻力测定实验 一、实验目的 学习直管摩擦阻力Pf、直管摩擦系数l的测定方法。 掌握直管摩擦系数l与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验内容 测定实验管路内流体流动的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。 三、实验原理 直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定流体在管道内流动时,由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关,它们之间存在如下关系: (

2、1-1) (1-2) (1-3)式中:管径,m ; 直管阻力引起的压强降,Pa; 管长,m; 流速,m / s; 流体的密度,kg / m3; 流体的粘度,N·s / m2。 直管摩擦系数与雷诺数Re之间有一定的关系,这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中,直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定,则水的密度和粘度也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降与流速(流量V)之间的关系。根据实验数据和式(1-2)可计算出不同流速下的直管摩擦系数,用式(1-3)计算对应的Re,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系,绘出与Re的关系曲线。 四、实验装置 本实验共有两套装置,实

3、验装置流程示意图见图1-1。 流量测量:由转子流量计、涡轮流量计和体积流量计测量。 直管段压强降的测量:差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。图1-1 流动过程综合实验装置流程图1水箱;2离心泵;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被测局部阻力阀;11待标定文丘里流量计;12压差传感器;13涡流流量计;18,24流量调节阀;19,20导向阀;22小流量计;23大流量计;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

4、频调速器 五、实验方法 按下电源的绿色按钮,通电预热数字显示仪表,记录差压数字表各路的初始值和温度初始值; 通过导向阀全开或全关设计实验流程,使水只流过被测试的光滑管或粗糙管,关闭泵出口流量调节阀,启动离心泵; 在进行光滑管阻力测定之前,应先检查导压系统内有无气泡存在。在流量为0时,若导通的倒置型管内两侧液柱高度差不为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,保证有足够的压差,使导压管贯通,形成并联管路,在水流的推动下,排出导压管内的气泡;若认为气泡已赶净,将流量调节阀关闭;关闭倒置U型管进水阀(阻断U形管与管路的连接),慢慢旋开倒置U形管顶部的放空阀2

5、6,分别缓慢打开排水阀28、30,使液柱降至标尺中间时马上关闭,管内形成气水柱。然后关闭放空阀26。在流量为0时,使倒置U型管与管路导通,此时U型管内液柱高度差应为零;相反就要继续上述操作过程。图1-2 导压系统示意图28,30-排水阀;8-粗糙管测压回水阀;9-光滑管测压回水阀;29,31-倒置U型管进水阀;12-压力传感器;20-粗糙管测压进水阀;26-U型管放空阀;27-倒置U型管 该装置两个转子流量计并联连接,根据流量大小选择不同量程的流量计测量流量。差压变送器与倒置U型管也是并联连接,用于测量直管段的压差,小流量时用倒置U型管测量,大流量时用差压变送器测量。按一定顺序调节流量,当流量

6、稳定后,读取压差数据。在满量程范围,测取光滑管阻力12组数据; 待数据测量完毕,关闭流量调节阀,核实数字表初始值,测水温,然后继续其它实验或切断电源。 六、注意事项 启动离心泵之前,以及从光滑管阻力测量过渡到其它测量之前,都必须检查所有流量调节阀是否关闭; 测数据时必须关闭所有的平衡阀,并且在用差压数字表测量时,必须关闭通倒置U形管的阀门,防止形成并联管路; 流量40L/h范围内不少于4组数据,以保证滞流区画直线需要。七、报告内容 将实验数据和数据整理结果列在表格中,并以其中一组数据为例写出计算过程。 在双对数坐标系上标绘光滑直管和粗糙直管关系曲线,并进行结果分析。 根据所标绘的曲线,求本实验

7、条件下滞流区光滑管的关系式,并与理论公式比较。八、思考题: 本实验用水为工作介质做出的曲线,对其它流体能否使用?为什么? 本实验是测定等直径水平直管的流动阻力,若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管,从测量两取压点间Pf是否与水平管相同?为什么? 为什么采用差压变送器和倒置U形管并联起来测量直管段的压差?何时用倒置U形管?何时用差压变送器?操作时要注意什么?九、设备主要参数1.被测光滑直管段:管径d-0.008m;管长L-1.70m;材料-不锈钢管被测粗糙直管段:管径d-0.010m;管长L-1.70m;材料-不锈钢管2.被测局部阻力直管段:管径d-0.015m;管长L-1.2m;材料不锈钢管

8、3.离心泵:型号:WB70/055 4.玻璃转子流量计:小:10100L/h;大:1001000L/h实验数据记录表实验名称:流体阻力测定实验实验时间:同组人:系统温度t :_ 流体密度:_流体黏度: _ 粗糙管内径d:_粗糙管管长l:_ 光滑管内径d:_光滑管管长l:_ 光滑管截面积A:_粗糙管截面积A:_光滑管:序号流量QL/hU管左侧高度mmU管右侧高度mm仪表显示压差Kpa流速um/s摩擦系数Reu=Q/A123456789101112粗糙管:序号流量QL/hU管左侧高度mmU管右侧高度mm仪表显示压差Kpa流速um/s摩擦系数Reu=Q/A123456789101112备注:数据量多

9、请自行续表,实验完成需要老师签字。实验2 离心泵性能测定实验一、实验目的 熟悉离心泵的操作方法。 掌握离心泵特性曲线的测定方法、表示方法,加深对离心泵性能的了解。3.掌握管路特性曲线的测定方法。二、实验内容 熟悉离心泵的结构与操作方法。 测定某型号离心泵在一定转速下的特性曲线。3.测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。三、实验原理(一)离心泵特性曲线离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下,离心泵的扬程H、轴功率N及效率均随流量Q而改变。通常通过实验测出HQ、NQ及 Q关系,并用曲线表示之,称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下:

10、 H的测定: 在泵的吸入口和排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(不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失),当所选的两截面很接近泵体时,与柏努利方程中其它项比较,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。 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1.0,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×电动机效率。 泵的轴功率功率表的读数×电动机效率,kw。 的测定 其中 kw式中:

11、 泵的效率; N 泵的轴功率,kw Ne 泵的有效功率,kw H 泵的压头,m Q 泵的流量,m3/s 水的密度,kg/m3(二)离心泵特性曲线当离心泵安装在特定的管路系统中工作时,实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关,还与管路特性有关,也就是说,在液体输送过程中,泵和管路二者是相互制约的。管路特性曲线是指流体流经管路系统的流量与所需压头之间的关系。若将泵的特性曲线与管路特性曲线绘在同一坐标图上,两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此,如同通过改变阀门开度来改变管路特性曲线,求出泵的特性曲线一样,可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线,从而得到管路特性曲线,泵的压头H计算同上。四、实验装

12、置 该实验参照流体阻力测定的实验装置流程图。 流量测量:用转子流量计或标准涡轮流量计测量。泵的入口真空度和出口压强:用真空表和压强表来测量。电动机输入功率:用功率表来测量。五、实验方法 按下电源的绿色按钮,通电预热数字显示仪表,记录数字表和温度初始值。 离心泵性能测定:通过导向阀全开或全关设计该实验水的流程; 关闭流量调节阀,用变频器在50 Hz时启动离心泵,然后打开流量调节阀32调节流量从零到最大,当给定流量稳定时读取离心泵入口真空表、出口压力表和功率表读数,至少测取10组数据。4. 管路特性曲线测定时,先将流量调节为一个较大量(2/3Qmax),固定不变,然后调节离心泵电机频率,改变电机转

13、速,调节范围(50-20Hz),至少测取4组数据。5.实验结束后,测水温,关闭流量调节阀,继续其它实验或停泵,切断电源。六、注意事项 启动离心泵之前,必须检查所有流量调节阀是否关闭。 测取数据时,应在满量程内均匀分布数据点。七、报告内容 将实验数据和计算结果列在数据表格中,并以一组数据进行计算举例。 在普通坐标系上标绘离心泵的特性曲线和管路特性曲线,并对其进行分析讨论。八、思考题: 试分析实验数据,看一看,随着泵出口流量调节阀开度的增大,泵入口真空表读数是减少还是增加,泵出口压强表读数是减少还是增加。为什么? 本实验中,为了得到较好的实验结果,实验流量范围下限应小到零,上限应尽量的大。为什么? 离心泵的流量,为什么可以通过出口阀来调节?往复泵的流量是否也可采用同样的方法来调节。为什么? 九、设备主要参数离心泵型号:WB70/055 电机效率60%真空表:用于泵吸入口压强测量,测压位置管内径d1=0.036m压力表:用于泵出口压力测量,测压位置管内径d2=0.042m真空表与压强表测压口之间的垂直距离h0=0.25m流量计:涡轮流量计,精度0.5级变频器:0-50Hz实验数据记录表实验名称:离心泵性能测定实验时间:同组人:系统温度t :_ ; 流体密度:_ 离心泵电机效率: _ ; 压力表测压管路内径d:_压力表测压管路截面积A:_;真空表测压管路内径d:_真空表测压管路

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