化工原理流体流动试验

1、流体流动综合实验（离心泵与管路特性曲线测定、流量性能测定）、实验目的及任务1、熟悉离心泵的操作方法。2、熟悉离心泵的结构与操作方法。3、测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。二、实验装置Inl-Hll-41-一仁：善-44+.儿*?：*-:二.三三-:.'占二，113卜i*二4:一话产胃口再匚M图-1流动过程综合实验流程示意图1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口压力表；5、16-缓冲罐顶阀；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-压差传感器左阀；12-压力传感器；13-压差传感器右阀；18、

2、24-阀门；20-粗糙管阀；22-小转子流量计；23-大转子流量计；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型管平衡阀三、实验原理离心泵特性曲线测定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HI-QN-Q及4-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：H的测定：在泵的吸入口和排出5之间列柏努利方程Z入巴工HZ出曳aH叭出g2gg2g(1)22PPu出u入g2g上式中Hf入出是泵的吸入口

3、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，Hf入出值很小，故可忽略。于是上式变为:(3)巳P入u2出u2入HZ出Z入g2g将测得的Z出Z入和P出巳值以及计算所得的u入,u出代入上式，即可求得H。(2)N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电动机输出功率=电动机输入功率x电动机效率。泵的轴功率=功率表读数X电动机效率，Kw(4)(5)测定NeN.HQgHQ“、Ne(Kw)1000102式中：一泵的效率；N泵的轴功率，Kw;Ne-泵的有效功率KwH泵的扬程，

4、mQ-泵的流量，nVs;-水的密度，Kg/m3。管路特性曲线测定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在同一坐标图上，两曲线交点即为泵的在该管路的工作点。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，从而得出管路特性曲线。泵的压头H计算同上。流量性能测定P下）流体通过节流式流量计时在上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为:

5、（6）式中：Vs-被测流体（水）的体积流量,m3/s;Co一流量系数，无因次；A流量计节流孔截面积，吊；P上Py一流量计上、下游两取压口之间的压强差，Pa；一被测流体（水）的密度，kg/吊。用涡轮流量计作为标准流量计来测量流量每一个流量在压差计上都有一对应的读数，将压差计读数P和流量Vs绘制成一条曲线，即流量标定曲线。同时利用上式整理数据可进一步得到C-Re关系曲线。四、实验操作步骤离心泵特性曲线测定1 ）向储水槽内注水至超过50%；止。2 ）检查流量调节阀18,压力表4的开关及真空表3的开关是否关闭（应关闭）。3 ）打开电源，启动离心泵，缓慢打开流量调节阀18至全开。4 ）待系统内流体稳定，

6、打开压力表和真空表的开关，方可测取数据。5 ）用阀门18调节流量，从流量为零至最大或流量从最大到零，测取1015组数据，记录涡轮流量计流量、泵入口压强、泵出口压强、功率表读数，并记录水温。6 ）实验结束后，关闭流量调节阀18,关闭压力表和真空表，停泵，关闭电源。管路特性曲线测定1 ）向储水槽内注水至超过50%；止。2 ）打开电源，启动离心泵。3 ）打开流量调节阀18至某一开度，调节离心泵电机频率（调节范围5025Hz）,测取810组数据4 ）记录电机频率、泵入口压强、泵出口压强、流量计读数，并记录水温。5 ）实验结束后，关闭流量调节阀18,停泵，关闭电源。流量性能测定1 ）向储水槽内注水至超过

7、50断止。2 ）检查流量调节阀18,压力表4的开关及真空表3的开关是否关闭（应关闭）。3 ）打开电源，启动离心泵。4 ）打开压力传感器左阀11、右阀13,缓慢打开调节阀18至全开。待系统内流体稳定，打开压力表和真空表的开关，方可测取数据。5 ）用阀门18调节流量，从流量为零至最大或流量从最大到零，测取1015组数据，同时记录涡轮流量计流量、文丘里流量计的压差，并记录水温。6 ）实验结束后，关闭流量调节阀18,关闭阀11,13,关闭压力表和真空表，停泵，关闭电源。五、实验记录及实验处理离心泵实验数据（液体温度25C）入口压力P1（MPa）出口压力P2（MPa）电机功率（kW）流量Q(m人3/h)

8、压头h（m）泵轴功率N（W）刀(%)00.2140.380.1222.12283.16500.2130.451.072227023.72400.210.51.8821.730036.99300.2050.552.7921.233048.73500.1940.614.0720.136660.7050.0030.1790.665.4318.239668.0020.0050.1670.696.2916.841469.4420.010.1420.737.7413.843866.0510.0150.120.758.881145058.9680.0190.10.769.758.545649.6480.02

9、20.0840.7610.416.645640.9680.0250.0710.7610.93545632.3680.0270.060.7611.333.645624.5850.0290.0520.7611.652.645618.187计算示例当流量Q=0.12m人3/h时，P2-P1=0.214-0=0.214MPa=2.14X10A5Pa泵进出口高度H=0.27m液体密度p=998.08kg/mA3.,泵进出口管径相同.,.u出=u入.压头H=H+(P2-P1)/pg=0.27+2.14X10A5Z(998.08X9.8)=22.15m泵的有效功率Ne=HQZ102=(0.27+2.14X1

10、0八5/(998.08X9.8)00.12X998.08/(102X3600)=0.007224kW=7.224W泵的轴功率N=t机功率X电动机效率=0.38X0.6=0.228kW=228W泵的效率4=Ne/N=7.224/228=3.168%计算结果与系统得出结果相符其他数据同理可求得管路实验数据(液体温度25C)(流量计开度为50)电机频率Hz入口压力P1(MPa)出口压力P2(MPa)油Q(m人3/h)压头h(m)2500.0031.320.582800.0132.881.63000.023.612.313500.045.144.363800.0545.955.79400.010.06

11、46.475.79440.010.0857.467.93470.010.1028.189.67500.010.128.8811.5550.020.15310.0213.85计算示例当电机频率为25Hz,流量Q=1.32mA3/h时泵进出口高度H=0.27m液体密度p=998.08kg/mA3P2-P1=0.003-0=0.003MPa=3000Pa.压头H=AH+(P2-P1)/pg=0.27+3000/(998.08X9.8)=0.577m计算结果与系统得出结果相符其他数据同理可得流量实验数据(液体温度25C)流量计压差AP(kPa)流量计压差AP(Pa)流里Q(m人3/h)流速u(m/s)

12、雷诺数Re流量系数Co65.586558011.642.228877100.89857.845784010.932.092823600.89846.11461109.741.864733930.89638.3383008.871.698668380.89633.91339108.341.596628440.89529.22292207.741.481583230.89519.35193506.281.202473210.89214.45144505.421.037408410.8919.8798704.470.855336830.8895.8758703.440.658259210.8872.

13、7327302.340.448176330.885计算示例当流量Q=11.64mA3/h时液体密度p=998.08kg/m人3粘度=0.00109Pas管径d=43mm截面直径d0=0.02m流速u=Q/(Ttd2/4)=(11.64/3600)/(兀(43X10八-3)2/4)=2.227m/s孔口流速u0=Q/(Ttd02/4)=(11.64/3600)/(兀(0.02)2/4)=10.292m/s雷诺系数Re=dup/p=43X10A-3X(11.64/3600)/(兀(43X10-3)2/4)乂998.08/0.00109=87666流量系数C0=Q/A0/(2AP/p)=(11.64

14、/3600)/(0.02A2兀/4)(2X65580/998,08)0.898计算结果与系统结果几乎一致其他数据同理实验图表后二a,d压头H与流量Q的关系曲线一泵轴功率、与流量Q的关系曲线一一泵效率与流星。的关系曲线离心泵特性曲线一管路特性曲线2520151010)二手24681012流量Q(m-3/h)一流量标定曲线000000007654321一一Co-Re关系曲线.2一1.813熬黑山殿2000030000400005000060000700000UW000雷诺数晚六、结果与讨论从第一张图可以看出，压头H随流量Q的增大而不断减小，泵的轴功率N随Q的增大而不断增大，泵的效率“随流量Q的增大而先增大后减小，存在最高效率点，三条曲线均符合离心泵特性曲线规律。第二张图中，离心泵特性曲线与管路特性曲