实验12流体阻力和离心泵新

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