東北大學(xué)化工原理實驗指導(dǎo)書_9079

1、化工原理實驗指導(dǎo)書東北大學(xué)2013年4月一 流量計性能測定實驗一、實驗?zāi)康?了解孔板流量計、文丘里流量計及渦輪流量計的構(gòu)造、工作原理和主要特點。2練習(xí)并掌握節(jié)流式流量計的標(biāo)定方法，3練習(xí)并掌握節(jié)流式流量計流量系數(shù)C 的確定方法，并能夠根據(jù)實驗結(jié)果分析流量系數(shù) C 隨雷諾數(shù) Re 的變化規(guī)律。二、實驗內(nèi)容1測定并繪制節(jié)流式流量計的流量標(biāo)定曲線，確定節(jié)流式流量計流量系數(shù)C2分析實驗數(shù)據(jù)，得出節(jié)流式流量計流量系數(shù)C 隨雷諾數(shù) Re 的變化規(guī)律。三、實驗原理流體通過節(jié)流式流量計時在流量計上、下游兩取壓口之間產(chǎn)生壓強(qiáng)差，它與流量的關(guān)系為：VsCA02(P上P下 )式中： VS 被測流體 (水)的體積流量

2、， m3/s；C 流量系數(shù)，無因次；A0 流量計節(jié)流孔截面積， m2；P上P下 流量計上、下游兩取壓口之間的壓強(qiáng)差，Pa ； 被測流體 (水 )的密度， kgm3 。用渦輪流量計作為標(biāo)準(zhǔn)流量計來測量流量VS。每個流量在壓差計上都有一個對應(yīng)的讀數(shù)，測量一組相關(guān)數(shù)據(jù)并作好記錄，以壓差計讀數(shù)P 為橫坐標(biāo)，流量V s 為縱坐標(biāo)，在半對數(shù)坐標(biāo)上繪制成一條曲線，即為流量標(biāo)定曲線。同時，通過上式整理數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步得到流量系數(shù)C 隨雷諾數(shù) Re 的變化關(guān)系曲線。四、實驗裝置基本情況1實驗設(shè)備流程圖見圖一圖一流量計實驗流程示意圖1-儲水箱； 2-放水閥； 3-離心泵； 4-排水閥； 5-文丘里、孔板流量計調(diào)節(jié)閥

3、；6-轉(zhuǎn)子流量計調(diào)節(jié)閥； 7-轉(zhuǎn)子流量計； 8-孔板流量計； 9， 10-孔板測壓進(jìn)出口閥；11-壓差傳感器； 12，13-文丘里測壓進(jìn)出口閥； 14-文丘里流量計； 15-渦輪流量計：16， 17-進(jìn)水閥； 18-溫度計圖二實驗裝置儀表面板圖2實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)：離心泵：型號 WB70/055； 貯水槽： 550mm× 400mm× 450mm；試驗管路：內(nèi)徑 48.0 mm； 渦輪流量計：最大流量 6m3/h；文丘里流量計：喉徑 15mm； 孔板流量計：喉徑 15mm；轉(zhuǎn)子流量計： LZB-40 ，量程 400-4000L/h；溫度計： Pt100 數(shù)字儀表顯示；差壓

4、變送器：0-200kPa三、實驗方法及步驟1.首先向儲水箱內(nèi)注入蒸餾水至三分之二，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥5、6，啟動離心泵。2.測量文丘里流量計性能，按照流量從小到大順序進(jìn)行實驗。在閥門6、12、13、16 全關(guān)的情況下，打開12、 13、17 閥門，用流量調(diào)節(jié)閥5 調(diào)節(jié)流量，讀取并記錄渦輪流量計讀數(shù)和文丘里流量計壓差。3.測量孔板流量計性能， 按照流量從小到大順序進(jìn)行實驗。在閥門6、9、10、 17全關(guān)的情況下，打開9、10、 16 閥門，用流量調(diào)節(jié)閥5 調(diào)節(jié)流量，讀取并記錄渦輪流量計讀數(shù)和孔板流量計壓差。4.測量轉(zhuǎn)子流量計性能， 按照流量從小到大順序進(jìn)行實驗。在閥門5、9、10、12、13 全關(guān)，

5、閥門 16、17 全開的情況下，用流量調(diào)節(jié)閥6 調(diào)節(jié)流量，讀取并記錄渦輪流量計讀數(shù)和轉(zhuǎn)子流量計讀數(shù)。通過溫度計讀取并記錄溫度數(shù)據(jù)。5.實驗結(jié)束后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥5、6，停泵，一切復(fù)原。五、實驗注意事項：1.離心泵啟動前關(guān)閉5、 6，避免由于壓力過大將轉(zhuǎn)子流量計的玻璃管打碎。2.測量轉(zhuǎn)子流量計性能時，另一支路即孔板和文丘里支路調(diào)節(jié)閥5 必須關(guān)閉，同樣測量孔板和文丘里流量計性能時，轉(zhuǎn)子流量計支路調(diào)節(jié)閥6 必須關(guān)閉。3.實驗水質(zhì)要保證清潔，以免影響渦輪流量計的正常運行。六 .實驗數(shù)據(jù)處理過程計算雷諾準(zhǔn)數(shù)以及流量系數(shù)表一第一套文丘里流量計性能測定原始數(shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果文丘里文丘里流量 Q流速 uReC

6、o序號流量計流量計(m3/h)(m/s)(kPa)(Pa)12345678910表二第一套孔板流量計性能測定實驗數(shù)據(jù)記錄及處理結(jié)果序號孔板流量計孔板流量計流量 Q流速 uReCo(kPa)(Pa)(m3 /h)(m/s)12345678910表三第一套轉(zhuǎn)子流量計性能測定數(shù)據(jù)記錄：序號轉(zhuǎn)子流量計流量 Q流速 u(L/h)(m3 /h)(m/s)12345678二 離心泵性能測定實驗一、實驗?zāi)康?:1.熟悉離心泵的結(jié)構(gòu)、性能及特點，練習(xí)并掌握其操作方法。2.掌握離心泵特性曲線和管路特性曲線的測定方法、表示方法，加深對離心泵性能的了解。二、實驗內(nèi)容：1.熟悉離心泵的結(jié)構(gòu)與操作方法。2.測定某型號離心

7、泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線。3.測定流量調(diào)節(jié)閥某一開度下管路特性曲線。三、實驗原理：1.離心泵特性曲線測定：離心泵是最常見的液體輸送設(shè)備。在一定的型號和轉(zhuǎn)速下， 離心泵的揚(yáng)程 H、軸功率 N 及效率 均隨流量 Q 而改變。通常通過實驗測出H Q、NQ 及 Q關(guān)系，并用曲線表示之，稱為特性曲線。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用泵的重要依據(jù)。泵特性曲線的具體測定方法如下：(1) H 的測定：在泵的吸入口和排出5 之間列柏努利方程P入u 2入Z出P出u2入（ 1）Z入HgH f入 出g2g2gPP入u2u2出入出H Z出Z入H f入 出（ 2）g2g上式中 H f 入 出 是泵的吸入口和壓出口之間

8、管路內(nèi)的流體流動阻力，與柏努力方程中其它項比較， H f入 出 值很小，故可忽略。于是上式變?yōu)椋篐 Z出P出P入u2出u2入Z 入g2g（3）將測得的 Z出Z入 和P出P入 的值以及計算所得的 u入 ,u出 代入上式，即可求得 H。(2) N 測定：功率表測得的功率為電動機(jī)的輸入功率。由于泵由電動機(jī)直接帶動，傳動效率可視為 1，所以電動機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率。即：泵的軸功率N=電動機(jī)的輸出功率， KW電動機(jī)輸出功率 =電動機(jī)輸入功率 ×電動機(jī)效率。泵的軸功率 =功率表讀數(shù) ×電動機(jī)效率， KW 。(3)Ne（4）測定：NHQ gHQ（ 5）Ne(Kw )1000102式

9、中：泵的效率；N 泵的軸功率， KW ；Ne-泵的有效功率 KW ；H泵的揚(yáng)程， m；Q泵的流量， m3/s；-水的密度， Kg/m 3。2.管路特性曲線 :當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時，實際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān)，還與管路特性有關(guān)，也就是說，在液體輸送過程中，泵和管路二者相互制約的。管路特性曲線是指流體流經(jīng)管路系統(tǒng)的流量與所需壓頭之間的關(guān)系。若將泵的特性曲線與管路特性曲線在同一坐標(biāo)圖上，兩曲線交點即為泵的在該管路的工作點。因此，如同通過改變閥門開度來改變管路特性曲線，求出泵的特性曲線一樣，可通過改變泵轉(zhuǎn)速來改變泵的特性曲線，從而得出管路特性曲線。泵的壓頭H 計算同

10、上。四、實驗裝置基本情況：1.實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)：離心泵：型號 WB70/055電機(jī)效率為 60%實驗管路 d=0.043m真空表測壓位置管內(nèi)徑 d 入 =0.036m壓強(qiáng)表測壓位置管內(nèi)徑 d 出 =0.043m真空表與壓強(qiáng)表測壓口之間垂直距離h0=0.25m流量測量：渦輪流量計型號 LWY 40C 量程 0 20m3/h 數(shù)字儀表顯示；功率測量：功率表型號 PS-139精度 1.0 級數(shù)字儀表顯示；泵入口真空度測量：真空表表盤真徑100mm 測量范圍 -0.1-0MPa；泵出口壓力的測量：壓力表表盤直徑 100mm 測量范圍 0-0.25MPa ；（6）溫度計： Pt100數(shù)字儀表顯示。2

11、.離心泵性能測定流程示意圖見圖一、儀表面板示意圖見圖二：圖一離心泵性能測定流程示意圖1-水箱； 2-泵入口真空表控制閥； 3-離心泵； 4-流量調(diào)節(jié)閥； 5-泵出口壓力表控制閥； 6-泵入口真空表； 7-泵出口壓力表； 8-渦輪流量計； 9-灌泵入口； 10-灌水控制閥門； 11-排水閥； 12-底閥圖二設(shè)備儀表面板示意圖五、實驗操作方法：1.離心泵性能測定實驗：向水箱 1 內(nèi)注入蒸餾水 ,檢查流量調(diào)節(jié)閥4、壓力表 7 及真空表 6 的控制閥門 5和 2 是否關(guān)閉。啟動實驗裝置總電源，由于本設(shè)備是有一定安裝高度的，因此要運行必須要灌泵才能啟動泵，從灌水口 9 灌水直至水滿為止。按變頻器的 RU

12、N 鍵啟動離心泵，測取數(shù)據(jù)的順序可從最大流量開始逐漸減小流量至 0 或反之。一般測取10-20 組數(shù)據(jù)。通過改變閥門4 的開度測定數(shù)據(jù)。測定數(shù)據(jù)時，一定要在系統(tǒng)穩(wěn)定條件下進(jìn)行記錄，分別讀取流量計、壓力表、真空表、功率表及流體溫度等數(shù)據(jù)并記錄。實驗結(jié)束時，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥門4，停泵，切斷電源。2.管路特性實驗：首先關(guān)閉離心泵的出口閥4、真空表和壓力表控制閥2、5。啟動離心泵， 調(diào)節(jié)閥門 4 到一定開度記錄數(shù)據(jù) （流量、入口真空度和出口壓力） 。改變變頻器的頻率記錄以上數(shù)據(jù)。實驗結(jié)束關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥4，停離心泵。六、實驗操作注意事項：1.該裝置電路采用五線三相制配電，實驗設(shè)備應(yīng)良好接地。2.使用變頻調(diào)

13、速器時一定注意FWD 指示燈是亮的，切忌按FWD REV 鍵， REV指示燈亮?xí)r電機(jī)將反轉(zhuǎn)。3.啟動離心泵之前，一定要關(guān)閉壓力表和真空表的控制開關(guān)5 和 2， 以免離心泵啟動時對壓力表和真空表造成損害。七、附數(shù)據(jù)處理過程舉例：1附數(shù)據(jù)處理過程舉例2.管路特性計算方法與上相同3.離心泵性能測定及管路特性曲線實驗數(shù)據(jù)記錄表表 1、離心泵性能測定實驗數(shù)據(jù)記錄表序號123456789103、泵進(jìn)出口高度 =0.25 米）（液體溫度 27.1 密度 =995.75渦輪流入口壓出口壓力電機(jī)功入口流速出口流速壓頭泵軸功量計力 P1P2率u 入u 出H率 N3(MPa)(MPa)(KW)m/sm/s(m)（

14、W）(%)(m /h)表 2離心泵管路特性曲線實驗數(shù)據(jù)記錄表液體溫度 28.2 密度 =995.67kg/m3 泵進(jìn)出口高度 =0.25 米電機(jī)頻率出口壓力入口壓力流量 Q壓頭 H序號P2P1Hz3(m)(MPa)(MPa)(m /h)123456789101112131415三 單向流動阻力測定實驗一、實驗?zāi)康模?.學(xué)習(xí)直管摩擦阻力 Pf 、直管摩擦系數(shù)的測定方法。2.掌握直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) Re和相對粗糙度之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。3.掌握局部摩擦阻力 Pf 、局部阻力系數(shù)的測定方法。4.學(xué)習(xí)壓強(qiáng)差的幾種測量方法和提高其測量精確度的一些技巧。二、實驗內(nèi)容：1.測定實驗管路內(nèi)流體流動的阻力和

15、直管摩擦系數(shù)。2.測定并繪制實驗管路內(nèi)流體流動的直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) Re 和相對粗糙度之間的關(guān)系曲線。3.測定管路部件局部摩擦阻力Pf 和局部阻力系數(shù)。三、實驗原理：1.直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) Re 的測定流體在管道內(nèi)流動時，由于流體的粘性作用和渦流的影響會產(chǎn)生阻力。流體在直管內(nèi)流動阻力的大小與管長、管徑、流體流速和管道摩擦系數(shù)有關(guān)，它們之間存在如下關(guān)系： hfPflu2d22dPflu 2Red u式中： d管徑， m ；Pf直管阻力引起的壓強(qiáng)降， Pa；l管長， m；流體的密度， kg / m3；u流速， m / s；流體的粘度， N·s / m2。（1）（2）（3）直管摩擦系數(shù)

16、 與雷諾數(shù) Re 之間有一定的關(guān)系，這個關(guān)系一般用曲線來表示。在實驗裝置中， 直管段管長 l 和管徑 d 都已固定。若水溫一定，則水的密度和粘度 也是定值。所以本實驗實質(zhì)上是測定直管段流體阻力引起的壓強(qiáng)降Pf與流速 u （流量 V ）之間的關(guān)系。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和式（ 1-2）可計算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)，用式（ 3）計算對應(yīng)的 Re，從而整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系，繪出與 Re 的關(guān)系曲線。2.局部阻力系數(shù) 的測定 : h fP ' fu 2（4）22P'f（5）u2式中：局部阻力系數(shù)，無因次；Pf'局部阻力引起的壓強(qiáng)降， Pa；h'f局部阻力引起的能量

17、損失， J kg。圖一局部阻力引起的壓強(qiáng)降Pf'局部阻力測量取壓口布置圖可用下面的方法測量：在一條各處直徑相等的直管段上，安裝待測局部阻力的閥門，在其上、下游開兩對測壓口見圖 1-1，使 abbca b b c則 Pf ，a b Pf ，bc ；Pf， a b = Pf ，bc在 bb之間列柏努利方程式：PbPb = Pf， bc+ Pf ，bc+ Pfa-a'和b-b，（ 6）= Pf， a b+ Pf，a b + Pf（ 7）聯(lián)立式（ 1-6）和（ 1-7），則：Pf'2（Pb Pb）（ PaPa）為了便于區(qū)分，稱（ PbPb）為近點壓差，（Pa Pa）為遠(yuǎn)點壓差。

18、其數(shù)值通過差壓傳感器來測量。四、實驗裝置基本情況 :1.實驗裝置技術(shù)參數(shù)離心泵：型號 WB 70/055 被測直管段：光滑管管徑流量 8m3h d=0.0078 (m)揚(yáng)程 :12m管長 L-1.70 (m)電機(jī)功率 550W材料不銹鋼粗糙管管徑d=0.01 (m)管長L-1.70(m)材料不銹鋼被測局部阻力直管:管徑d=0.015(m)管長L-1.70(m)材料不銹鋼玻璃轉(zhuǎn)子流量計：型號LZB 25測量范圍1001000（ L/h ）型號LZB 10測量范圍10100（ L/h ）壓差傳感器：型號LXWY測量范圍200 KPa數(shù)字顯示儀表:溫度測量Pt100數(shù)顯儀表：AI501B壓差測量壓差

19、傳感器數(shù)顯儀表：AI501BV242. 單相流動阻力測定實驗裝置流程示意圖（見圖二）圖二單相流動阻力測定實驗裝置流程示意圖1-水箱； 2-離心泵； 3、4-放水閥； 5、13-緩沖罐； 6-局部阻力近端測壓閥；7、 15-局部阻力遠(yuǎn)端測壓閥；8、20-粗糙管測壓閥； 9、19-光滑管測壓閥；10-局部阻力管閥； 11-U 型管進(jìn)出水閥； 12-壓力傳感器； 14-大流量調(diào)節(jié)閥；15、16-水轉(zhuǎn)子流量計； 17-光滑管閥； 18-粗糙管閥； 21-倒置 U 型管放空閥；22-倒置 U 型管； 23-水箱放水閥； 24-放水閥；3. 單相流動阻力測定實驗裝置面板示意圖見圖 -3圖三實驗裝置面板示意

20、圖五、實驗方法及步驟：（1）向儲水槽內(nèi)注水至水滿為止。(最好使用蒸餾水，以保持流體清潔)（2）光滑管阻力測定：·關(guān)閉粗糙管路閥門，將光滑管路閥門全開，在流量為零條件下，打開通向倒置U 型管的進(jìn)水閥，檢查導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣泡存在。若倒置U 型管內(nèi)液柱高度差不為零，則表明導(dǎo)壓管內(nèi)存在氣泡。需要進(jìn)行趕氣泡操作。導(dǎo)壓系統(tǒng)如圖三所示。操作方法如下：加大流量，打開U 型管進(jìn)出水閥門11，使倒置 U 型管內(nèi)液體充分流動，以趕出管路內(nèi)的氣泡； 若觀察氣泡已趕凈， 將流量調(diào)節(jié)閥 24 關(guān)閉，U 型管進(jìn)出水閥11 關(guān)閉，慢慢旋開倒置U 型管上部的放空閥26 后，分別緩慢打開閥門3、4，使液柱降至中點上下時

21、馬上關(guān)閉，管內(nèi)形成氣水柱，此時管內(nèi)液柱高度差不一定為零。然后關(guān)閉放空閥26，打開 U 型管進(jìn)出水閥 11，此時 U 型管兩液柱的高度差應(yīng)為零（ 1 2mm 的高度差可以忽略），如不為零則表明管路中仍有氣泡存在，需要重復(fù)進(jìn)行趕氣泡操作。·該裝置兩個轉(zhuǎn)子流量計并聯(lián)連接，根據(jù)流量大小選擇不同量程的流量計測量流量。·差壓變送器與倒置U 型管亦是并聯(lián)連接，用于測量壓差，小流量時用型管壓差計測量，大流量時用差壓變送器測量。應(yīng)在最大流量和最小流量之間進(jìn)行實驗操作，一般測取1520 組數(shù)據(jù)。注：在測大流量的壓差時應(yīng)關(guān)閉U 型管的進(jìn)出水閥11，防止水利用 U 型管形成回路影響實驗數(shù)據(jù)。圖四導(dǎo)

22、壓系統(tǒng)示意圖3、 4-排水閥； 11-U 型管進(jìn)水閥；12-壓力傳感器；26-U 型管放空閥； 27-U 型管(3) 粗糙管阻力測定：關(guān)閉光滑管閥，將粗糙管閥全開，從小流量到最大流量，測取 1520 組數(shù)據(jù)。(4) 測取水箱水溫。待數(shù)據(jù)測量完畢，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵。(5) 粗糙管、局部阻力測量方法同前。六、實驗操作注意事項：1啟動離心泵之前以及從光滑管阻力測量過渡到其它測量之前，都必須檢查所有流量調(diào)節(jié)閥是否關(guān)閉。2利用壓力傳感器測量大流量下P 時,應(yīng)切斷空氣 水倒置型玻璃管的閥門否則將影響測量數(shù)值的準(zhǔn)確。3在實驗過程中每調(diào)節(jié)一個流量之后應(yīng)待流量和直管壓降的數(shù)據(jù)穩(wěn)定以后方可記錄數(shù)據(jù)。七、數(shù)據(jù)處

23、理計算過程1.流體阻力測量2.局部阻力系數(shù)的測定3.單相流動阻力實驗數(shù)據(jù)記錄表（光滑管）見表1表 1單相流動阻力實驗數(shù)據(jù)記錄表（光滑管）光滑管內(nèi)徑液體密度管長液體溫度液體粘度直管壓差 P序號12345678910111213141516171819流量(l/h)P流速 u（ Pa）Re（ kPa） （mmH2o）(m/s)4.單相流體阻力實驗裝置數(shù)據(jù)記錄（局部阻力）見表 3 表 3 流體阻力實驗數(shù)據(jù)記錄表（局部阻力）序號流量 Q近端壓差遠(yuǎn)端壓差流速 u局部阻力阻力系數(shù) （l/h）（ kPa）（ kPa）(m/s)壓差（ kPa）1235.單相流動阻力實驗數(shù)據(jù)記錄（粗糙管）見表2表 2單相流動阻

24、力實驗數(shù)據(jù)記錄表（粗糙管）粗糙直管內(nèi)徑 10mm管長 1.70液體溫度 27.7液體密度 =995.81kg/m液體粘度 序號123456789101112131415流量直管壓差 PP流速 uRe(l/h)（ Pa）(m/s)（ kPa） （mmH2o）四 化工流體過程綜合實驗一、實驗?zāi)康模?.學(xué)習(xí)直管摩擦阻力Pf ,直管摩擦系數(shù)的測定方法。 .2.掌握直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) Re 和相對粗糙度之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。3.掌握局部摩擦阻力Pf ,局部阻力系數(shù)的測定方法。 .4.學(xué)習(xí)壓強(qiáng)差的幾種測量方法和提高其測量精確度的一些技巧。5.熟悉離心泵的操作方法。6.掌握離心泵特性曲線和管路特性曲線的

25、測定方法、表示方法、加深對離心泵性能的了解。二、實驗內(nèi)容 :1.測定實驗管路內(nèi)流體流動的阻力和直管摩擦系數(shù)。2.測定實驗管路內(nèi)流體流動的直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù) Re 和相對粗糙度之間的關(guān)系曲線。3.測定管路部件局部摩擦阻力Pf和局部阻力系數(shù)。4.熟悉離心泵的結(jié)構(gòu)與操作方法。5.測定某型號離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線。6.測定流量調(diào)節(jié)閥某一開度下管路特性曲線。三、實驗原理:1.直管摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re 的測定 :直管的摩擦阻力系數(shù)是雷諾數(shù)和相對粗糙度的函數(shù)，即，對一定的相對粗糙度而言，f (Re) 。流體在一定長度等直徑的水平圓管內(nèi)流動時，其管路阻力引起的能量損失為：P PPf12（ 1）hf又因

26、為摩擦阻力系數(shù)與阻力損失之間有如下關(guān)系（范寧公式）Pflu2（ 2）hfd 2整理（ 1）（ 2）兩式得2dPf（ ）lu 23Red u（4）式中：d管徑， m；直管阻力引起的壓強(qiáng)降，；PfPal管長， m；u 流速， m / s；流體的密度， kg / m3；流體的粘度， N·s / m2。在實驗裝置中，直管段管長l 和管徑 d 都已固定。若水溫一定，則水的密度和粘度 也是定值。所以本實驗實質(zhì)上是測定直管段流體阻力引起的壓強(qiáng)降Pf 與流速 u（流量 V ）之間的關(guān)系。根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和式（ 3）可計算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)，用式（ 4）計算對應(yīng)的 Re，整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)

27、的關(guān)系，繪出 與 Re 的關(guān)系曲線。2局部阻力系數(shù)的測定h fP ' fu 22P'f2u2式中：局部阻力系數(shù)，無因次；Pf'局部阻力引起的壓強(qiáng)降， Pa；h'f局部阻力引起的能量損失，Jkg。圖一局部阻力測量取壓口布置圖局部阻力引起的壓強(qiáng)降Pf'可用下面方法測量：在一條各處直徑相等的直管段上，安裝待測局部阻力的閥門，在上、下游各開兩對測壓口a-a'和 b-b如圖 -1，使 ab bc ； ab b c，則 Pf ，a b f，bc； f， a b= f， b cPPP在 aa之間列柏努利方程式PaPa f， a bf，a b f(5)=2P+2

28、P+P在 bb之間列柏努利方程式：PbPb= f， bc f ，bc fP+P+Pf， a bf， a b +Pf（ ）= P+P6聯(lián)立式 (5)和 (6)，則：' b PbaPa)Pf2(P)(P為了實驗方便，稱 (Pb Pb為近點壓差，稱aPa)為遠(yuǎn)點壓差。其數(shù)值用差壓)(P傳感器來測量。3.離心泵特性曲線 :離心泵是最常見的液體輸送設(shè)備。 在一定的型號和轉(zhuǎn)速下， 離心泵的揚(yáng)程 H、軸功率 N 及效率 均隨流量 Q 而改變。通常通過實驗測出 H Q、NQ 及 Q關(guān)系，并用曲線表示之，稱為特性曲線。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用泵的重要依據(jù)。泵特性曲線的具體測定方法如下：(1)

29、 H 的測定：在泵的吸入口和排出5 之間列柏努利方程入u2入P出u2入PHZ出HZ入gg2g2 gP出P入2u2H Z出u 出入Z入g2gHf入出f入 出（ 7）（ 8）上式中 H f 入 出 是泵的吸入口和壓出口之間管路內(nèi)的流體流動阻力，與柏努力方程中其它項比較， H f入 出 值很小，故可忽略。于是上式變?yōu)椋篐 Z出Z入P出P入u 2出u 2入g2g（9）將測得的 Z出Z入 和P出P入 值以及計算所得的 u入 , u出 代入上式，即可求得 H。(2) N 測定：功率表測得的功率為電動機(jī)的輸入功率。由于泵由電動機(jī)直接帶動，傳動效率可視為 1，所以電動機(jī)的輸出功率等于泵的軸功率。即：泵的軸功率

30、N=電動機(jī)的輸出功率， Kw電動機(jī)輸出功率 =電動機(jī)輸入功率 ×電動機(jī)效率。泵的軸功率 =功率表讀數(shù) ×電動機(jī)效率， Kw 。(3)測定Ne（10）NNeHQ gHQ（ 11）1000( Kw)102式中：泵的效率；N泵的軸功率， Kw ；Ne-泵的有效功率 Kw ； H泵的揚(yáng)程， m；Q泵的流量， m3/s；-水的密度， Kg/m 3。4.管路特性曲線 :當(dāng)離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時，實際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關(guān)，還與管路特性有關(guān)，也就是說，在液體輸送過程中，泵和管路二者相互制約的。管路特性曲線是指流體流經(jīng)管路系統(tǒng)的流量與所需壓頭之間的關(guān)系。若將

31、泵的特性曲線與管路特性曲線在同一坐標(biāo)圖上，兩曲線交點即為泵的在該管路的工作點。因此，如同通過改變閥門開度來改變管路特性曲線，求出泵的特性曲線一樣，可通過改變泵轉(zhuǎn)速來改變泵的特性曲線，從而得出管路特性曲線。泵的壓頭H 計算同上。5.流量計性能測定 :流體通過節(jié)流式流量計時在上、下游兩取壓口之間產(chǎn)生壓強(qiáng)差，它與流量的關(guān)系為：2(P上 P下 )（ 12）Vs C0 A0式中： VS 被測流體 (水)的體積流量， m3/s；C0 流量系數(shù)，無因次；A0 流量計節(jié)流孔截面積， m2；P上P下 流量計上、下游兩取壓口之間的壓強(qiáng)差，Pa ； 被測流體 (水 )的密度， kgm3 。用渦輪流量計作為標(biāo)準(zhǔn)流量計

32、來測量流量V S。，每一個流量在壓差計上都有一對應(yīng)的讀數(shù)，將壓差計讀數(shù)P 和流量 V s 繪制成一條曲線，即流量標(biāo)定曲線。同時利用上式整理數(shù)據(jù)可進(jìn)一步得到CRe 關(guān)系曲線四、實驗裝置的基本情況:1.實驗裝置流程示意圖 :實驗裝置流程簡介流體阻力測量：水泵 2 將儲水槽1 中的水抽出，送入實驗系統(tǒng)，經(jīng)玻璃轉(zhuǎn)子流量計22、 23測量流量，然后送入被測直管段測量流體流動阻力，經(jīng)回流管流回儲水槽1。被測直管段流體流動阻力P可根據(jù)其數(shù)值大小分別采用變送器12 或空氣 水倒置型管來測量。流量計、離心泵性能測定：水泵 2 將水槽 1 內(nèi)的水輸送到實驗系統(tǒng)， 流體經(jīng)渦輪流量計13 計量，用流量調(diào)節(jié)閥 32 調(diào)

33、節(jié)流量，回到儲水槽。 同時測量文丘里流量計兩端的壓差，離心泵進(jìn)出口壓強(qiáng)、離心泵電機(jī)輸入功率并記錄。管路特性測量：用流量調(diào)節(jié)閥 32 調(diào)節(jié)流量到某一位置， 改變電機(jī)頻率，測定渦輪流量計的頻率、泵入口壓強(qiáng)、泵出口壓強(qiáng)并記錄。圖二流動過程綜合實驗流程示意圖1-水箱； 2-水泵； 3-入口真空表； 4-出口壓力表； 5、16-緩沖罐； 6、14-測局部阻力近端閥； 7、15-測局部阻力遠(yuǎn)端閥； 8、17-粗糙管測壓閥； 9、21-光滑管測壓閥；10-局部阻力閥； 11-文丘里流量計（孔板流量計） ；12-壓力傳感器； 13-渦流流量計；18、32-閥門； 20-粗糙管閥； 22-小轉(zhuǎn)子流量計； 23-

34、大轉(zhuǎn)子流量計； 24 閥門；25-水箱放水閥； 26-倒 U 型管放空閥； 27- 倒 U 型管； 28、30-倒 U 型管排水閥；29、 31-倒 U 型管平衡閥2.實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)：表一實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)序號名稱規(guī)格材料1玻璃轉(zhuǎn)子流量計LZB 25100-1000（L/h）VA10-1510-100（ L/h ）2壓差傳感器型號 LXWY測量范圍 0-200不銹鋼KPa3離心泵型號 WB70/055不銹鋼4文丘里流量計喉徑 0.020m不銹鋼5實驗管路管徑 0.043m不銹鋼6真空表測量范圍 0.1-0MPa精度 1.5 級,真空表測壓位置管內(nèi)徑 d1=0.028m7壓力表測量范圍

35、0-0.25MPa精度 1.5 級壓強(qiáng)表測壓位置管內(nèi)徑 d2=0.042m8渦輪流量計型號 LWY-40測量范圍 020m3 /h9變頻器型號 N2-401-H規(guī)格：（0-50）Hz表二實驗設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)光滑管：管徑 d-0.008(m) 管長 L-1.80(m)粗糙管：管徑 d-0.010(m) 管長 L-1.80(m)真空表與壓強(qiáng)表測壓口之間的垂直距離h0=0.23m3.實驗裝置面板圖：圖三實驗裝置儀表面板圖五、實驗方法及步驟：1流體阻力測量（1）向儲水槽內(nèi)注水至水滿為止。(最好使用蒸餾水，以保持流體清潔)（2）光滑管阻力測定： 關(guān)閉粗糙管路閥門 8,17,20，將光滑管路閥門 9,19

36、,21 全開，在流量為零條件下，打開通向倒置 U 型管的進(jìn)水閥 29,31，檢查導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣泡存在。 若倒置 U 型管內(nèi)液柱高度差不為零，則表明導(dǎo)壓管內(nèi)存在氣泡。需要進(jìn)行趕氣泡操作。導(dǎo)壓系統(tǒng)如圖四所示操作方法如下：加大流量，打開 U 型管進(jìn)出水閥門 29,31，使倒置 U 型管內(nèi)液體充分流動，以趕出管路內(nèi)的氣泡；若觀察氣泡已趕凈，將流量調(diào)節(jié)閥24 關(guān)閉， U 型管進(jìn)出水閥 29,31 關(guān)閉，慢慢旋開倒置U 型管上部的放空閥26 后，分別緩慢打開閥門28、30，使液柱降至中點上下時馬上關(guān)閉，管內(nèi)形成氣 水柱，此時管內(nèi)液柱高度差不一定為零。然后關(guān)閉放空閥 26，打開 U 型管進(jìn)出水閥 29,3

37、1，此時 U 型管兩液柱的高度差應(yīng)為零（ 12mm 的高度差可以忽略），如不為零則表明管路中仍有氣泡存在，需要重復(fù)進(jìn)行趕氣泡操作。圖四導(dǎo)壓系統(tǒng)示意圖3、4-排水閥； 11-U 型管進(jìn)水閥； 12-壓力傳感器； 26-U 型管放空閥； 27-U 型管 該裝置兩個轉(zhuǎn)子流量計并聯(lián)連接， 根據(jù)流量大小選擇不同量程的流量計測量流量。 差壓變送器與倒置 U 型管亦是并聯(lián)連接，用于測量壓差，小流量時用型管壓差計測量，大流量時用差壓變送器測量。應(yīng)在最大流量和最小流量之間進(jìn)行實驗操作，一般測取 1520 組數(shù)據(jù)。注：在測大流量的壓差時應(yīng)關(guān)閉 U 型管的進(jìn)出水閥 29,31，防止水利用 U 型管形成回路影響實驗數(shù)

38、據(jù)。(3) 粗糙管阻力測定：關(guān)閉光滑管閥， 將粗糙管閥全開， 從小流量到最大流量， 測取 1520 組數(shù)據(jù)。(4) 測取水箱水溫。待數(shù)據(jù)測量完畢，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵。(5) 粗糙管、局部阻力測量方法同前。2流量計、離心泵性能測定（1）向儲水槽內(nèi)注入蒸餾水。檢查流量調(diào)節(jié)閥32，壓力表 4 的開關(guān)及真空表3的開關(guān)是否關(guān)閉 (應(yīng)關(guān)閉 )。（2）啟動離心泵，緩慢打開調(diào)節(jié)閥32 至全開。待系統(tǒng)內(nèi)流體穩(wěn)定，即系統(tǒng)內(nèi)已沒有氣體，打開壓力表和真空表的開關(guān)，方可測取數(shù)據(jù)。（3）用閥門32 調(diào)節(jié)流量，從流量為零至最大或流量從最大到零，測取10 15組數(shù)據(jù)，同時記錄渦輪流量計頻率、文丘里流量計的壓差、泵入口壓強(qiáng)、

39、泵出口壓強(qiáng)、功率表讀數(shù)，并記錄水溫。（4）實驗結(jié)束后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵，切斷電源。3管路特性的測量（1）測量管路特性曲線測定時，先置流量調(diào)節(jié)閥32 為某一開度，調(diào)節(jié)離心泵電機(jī)頻率（調(diào)節(jié)范圍5020Hz），測取 810 組數(shù)據(jù)，同時記錄電機(jī)頻率、泵入口壓強(qiáng)、泵出口壓強(qiáng)、流量計讀數(shù)，并記錄水溫。（2）實驗結(jié)束后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵，切斷電源。六、實驗注意事項：1直流數(shù)字表操作方法請仔細(xì)閱讀說明書，待熟悉其性能和使用方法后再進(jìn)行使用操作。2啟動離心泵之前以及從光滑管阻力測量過渡到其它測量之前，都必須檢查所有流量調(diào)節(jié)閥是否關(guān)閉。3利用壓力傳感器測量大流量下P 時,應(yīng)切斷空氣 水倒置型玻璃管的閥門否則將影響測量數(shù)值的準(zhǔn)確。4在實驗過程中每調(diào)節(jié)一個流量之后應(yīng)待流量和直管壓降的數(shù)據(jù)穩(wěn)定以后方可記錄數(shù)據(jù)。5. 若之前較長時間未做實驗，啟動離心泵時應(yīng)先盤軸轉(zhuǎn)動，否則易燒壞電機(jī)。6. 該裝置電路采用五線三相制配電，實驗設(shè)備應(yīng)良好接地。7. 使用變頻調(diào)速器時一定注意 FWD 指示燈亮，切忌按 FWD REV 鍵，REV 指示燈亮?xí)r電機(jī)反轉(zhuǎn)。8. 啟動離心泵前，必須關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉壓力表和真空表的開關(guān)，以免損壞測量儀表。9. 實驗水質(zhì)要清潔，以免影響渦輪流量計運行。五 計算機(jī)控制多釜串聯(lián)返混性能在連續(xù)流動反應(yīng)器中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時， 反應(yīng)進(jìn)行的程度除了與反應(yīng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)有關(guān)