并聯(lián)管路特性及流量分配實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)驗(yàn)四并聯(lián)管路特性及流量分配實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類型：綜合性實(shí)驗(yàn)學(xué) 時(shí)：2適用對(duì)象：熱能與動(dòng)力工程專業(yè)、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解并聯(lián)管路特性及并聯(lián)管路中閥門開度變化時(shí)的流量分配情況；2、掌握并聯(lián)管路特性曲線（hw-qv或pw-qv）的繪制方法，明確各支路存在流量偏差 的原因。、實(shí)驗(yàn)要求1、在并聯(lián)管路中，當(dāng)各支路流量控制球閥處于全開時(shí)，繪制各支路的管路特性曲線和并聯(lián)管路特性曲線；計(jì)算采用不同方法測(cè)量總流量的相對(duì)誤差，分析各支路存在流量偏差的2、將任意三條支路上的流量控制球閥完全關(guān)閉，繪制其余兩支路流量控制球閥處于兩種不同開度時(shí)各支路的管路特性曲線和兩支路并聯(lián)管路特性曲線,控制球閥處于不同閥門

2、開度時(shí)的變化趨勢(shì)及其原因；3、比較不同支路的阻力特性曲線，并分析存在差別的原因。分析管路特性曲線在流量三、實(shí)驗(yàn)原理1、并聯(lián)管路特點(diǎn)（1）并聯(lián)管路的流動(dòng)損失特性：并聯(lián)管路中各支路的流動(dòng)損失相等，即hw= hwi（m）（2 ）并聯(lián)管路的流量特性：并聯(lián)管路的總流量等于各支路的流量之和，即Nqvqvi （ m3/s）i 1(4 1)(4 2)而對(duì)于每一支路，其能量損失可按串聯(lián)管路計(jì)算，故NM2l ji2hi（jk）kiqVi（m）j1 dj k 1 2g(4 3a)或者以壓強(qiáng)損失表示為,2Pw ighwiki qvi(Pa)(4 3b)以上公式即為并聯(lián)管路的水力計(jì)算式，利用這些公式，即可解決并聯(lián)管路中

3、流量分配，水頭計(jì)算以及管徑選擇等問題。2、參數(shù)測(cè)量在本實(shí)驗(yàn)中，并聯(lián)管路的總流量qv采用三角堰流量計(jì)測(cè)量，按下式計(jì)算5qV 1.4 H 2tg （m3/s）（ 4 4）2式中 qv并聯(lián)管路的總流量，m3/s ；H 三角堰堰頂淹深，m ；三角堰堰頂夾角，本實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，=90。并聯(lián)管路中的各支路流量 qvi由渦輪流量計(jì)測(cè)定，各支路的流動(dòng)損失由差壓表測(cè)定。3、并聯(lián)管路特性曲線的繪制由式（4 3a ）和式（4 3b ）可知，流動(dòng)損失與體積流量的平方成正比，即管路流動(dòng)損失曲線為一條過原點(diǎn)的拋物線。根據(jù)所測(cè)不同流量下的壓差損失，可繪制出pw qv曲線,如圖4 1所示的曲線I或曲線n。根據(jù)并聯(lián)管路的流動(dòng)損失和

4、流量特性式（4 1）和式（4 2），在各支路流動(dòng)損失相等的條件下，將各支路的對(duì)應(yīng)流量相加，可得并聯(lián)管路的特性曲線，如圖4 1所示。圖中曲線和 分別為支路1和支路2的流動(dòng)損失特性曲線，曲線III為曲線和 并聯(lián)后的管路特性圖4 1并聯(lián)管路特性曲線繪制示意圖四、實(shí)驗(yàn)所需儀器、設(shè)備、材料（試劑）該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)用水循環(huán)系統(tǒng)（圖4 2）、并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（圖4 3）和三角堰流量測(cè)量系統(tǒng)（圖 4 4）等組成。此外，實(shí)驗(yàn)所配儀器有渦輪流量計(jì)（LWGY-25 ）和差壓表（1201PG 040kPa）。實(shí)驗(yàn)用水循環(huán)系統(tǒng)如圖 4 2所示，在實(shí)驗(yàn)室地下有一個(gè)容積為 150m 3的地下水庫(kù)，由 水

5、源泵組5將水庫(kù)中的水經(jīng)上水管 2打入五樓恒位水箱1保持恒定水位。恒位水箱中的水， 一部分經(jīng)供水管 3供實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)管道 4和三角堰流量測(cè)量系統(tǒng) 6后流回到地 下水庫(kù)；另一部分則通過溢流管 7進(jìn)入地下水庫(kù)，形成一個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)。并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖4 3所示。從高位恒位水箱經(jīng)供水管引入并聯(lián)管路系統(tǒng)，經(jīng)五組并聯(lián)的實(shí)驗(yàn)管道，由排出管排入三角堰。 每一實(shí)驗(yàn)支路上均裝有渦輪流量計(jì)3、流量控制球閥4和差壓表2。渦輪流量計(jì)用于測(cè)量分支管路流量，通過改變流量 控制球閥開度的大小來調(diào)節(jié)分支管路的流動(dòng)損失和流量。并聯(lián)管路流量控制總閥1用于調(diào)節(jié)進(jìn)入并聯(lián)管路系統(tǒng)的總流量，系統(tǒng)總流量采用三角堰

6、流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。三角堰流量測(cè)量系統(tǒng)如圖44所示，該三角堰為直角堰，即-=45。三角堰流量測(cè)量水箱外側(cè)裝有連通玻璃管和標(biāo)尺，連通玻璃管的水位指示三角堰中的水位,水位高度變化可從標(biāo)尺上讀出，即H = H H。，稱為堰頂?shù)难蜕?。其中H為某一測(cè)量工況下的連通玻璃管標(biāo)尺讀數(shù)，單位為 mm ; H0為堰頂水位起始值（如圖 4 4所示），對(duì)于1 #實(shí)驗(yàn)臺(tái)Ho=153 mm , 2 #實(shí)驗(yàn)臺(tái) H=156mm, 3 #實(shí)驗(yàn)臺(tái) H=150 mm。按式 g51.4 H込（m3/s ），即可求出體積流量 qv值。165000.00恒位水箱來流圖4 3并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1 并聯(lián)管路流量控制總閥；2差壓表

7、；3 流量計(jì)；4支路流量控制球閥。實(shí)驗(yàn)中的管路系統(tǒng)基本參數(shù)如下：聯(lián)箱管路徑為 50mm ;實(shí)驗(yàn)管路采用 GBT3091-2001 25 （1 ）鍍鋅碳鋼管，壁厚 =4mm 。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求、實(shí)驗(yàn)條件、方法及步驟本實(shí)驗(yàn)的先修實(shí)驗(yàn)課為管道沿程損失實(shí)驗(yàn)，即本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在熟悉和掌握以下幾 點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。 工業(yè)管道沿程損失系數(shù)的測(cè)定方法； 各種測(cè)量?jī)x表、設(shè)備測(cè)取有關(guān)數(shù)據(jù)的操作方法； 管路特性曲線的繪制方法； 并聯(lián)管路特性曲線的繪制方法。實(shí)驗(yàn)按以下步驟進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)小組可由35人組成，設(shè)實(shí)驗(yàn)組長(zhǎng)1名，做好分工，明確調(diào)節(jié)指令及信息反饋 方式； 將各支路流量控制球閥 4調(diào)整到全開狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)總管路上的流量

8、控制閥1改變各支路流量（6次），將各支路的流量、流動(dòng)損失和三水堰水位等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表4 1中。計(jì)算三角堰所測(cè)流量與各支管流量和間的偏差值，在圖4 5、4 6中繪制各支路的管路特性曲線和并聯(lián)管路特性曲線； 關(guān)閉任意三支路上的流量控制球閥，使其余兩支路流量控制球閥處于兩種不同開度（如1/2開度和3/4開度），通過調(diào)節(jié)總管路上的流量控制閥改變各支路流量（6次），將各支路的流量、流動(dòng)損失和三角堰水位等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表4 2、表4 3中。在圖4 7中繪制某一支路流量控制球閥處于全開、 1/2開度和3/4開度時(shí)管路特性曲線，并分析該曲線 的變化規(guī)律，在圖4 8中繪制兩支路并聯(lián)后的管路特性曲線。六、思考題

9、1、分析在相同流量下，支路并聯(lián)后流動(dòng)損失降低的原因。2、分析渦輪流量計(jì)所測(cè)并聯(lián)管路總流量和三角堰所測(cè)流量存在偏差的原因。附：并聯(lián)管路特性及流量分配實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理用表26次數(shù)1 #支路2 #支路3 #支路4 #支路5 #支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對(duì)誤差Pw1(kPa)qv1(m 3/h)Pw2(kPa)qV2(m 3/h)Pw3(kPa)qV3(m3/h)Pw4(kPa)q V4(m 3/h)Pw5(kPa)qV5(m 3/h)H(mm)H=H H0(m)qV(m 3/s)q v= q Vi(m 3/s)%1324.87365.05386.23454.69493.87268.5

10、0.11850.00680.00690.94%2224.05264.23275.20323.87363.21259.00.10900.00550.00574.00%3133.12163.28144.00202.98222.47248.50.09850.00430.00443.28%4102.54112.66113.29132.42172.03241.30.09130.00350.00361.94%551.9471.9662.51101.82121.56232.70.08270.00280.00271.24%631.2051.1121.6351.1771.01218.80.06880.00170

11、.00172.20%表4 1支路1井5井控制閥門全開，調(diào)節(jié)總閥開度改變流量實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào)： #qv qv1 )三角堰初始水位 Ho= 150 mm ;2)相對(duì)誤差d 100%qv次數(shù)#支路#支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對(duì)誤差pw1(kPa)qV1(m 3/h)Pw2(kPa)qV2(m 3/h)H(mm)H=H H0(m)中(m 3/s)qV= qVi(m 3/s)%1423.71483.33223.80.07380.00210.00205.59%2302.97332.64216.40.06640.00160.00162.03%3222.47242.16215.10.06510.001

12、50.001315.04%表4 2任選 #支路與#支路，將閥門開度調(diào)至半開狀態(tài)，調(diào)節(jié)總閥開度改變各支路的流量實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào)#4152.14181.83206.80.05680.00110.00112.44%5111.74131.43203.70.05370.00090.00095.88%681.39101.06.30.04730.00070.00070.10%表4 3任選_#支路與_#支路，將閥門開度調(diào)至3/4開度位置，調(diào)節(jié)總閥開度改變各支路的流量實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào)次數(shù)#支路#支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對(duì)誤差pw1(kPa)q V1(m 3/h)pw2(kPa)qv2(m 3/h)H(mm)

13、H=H Ho(m)qV(m 3/s)qv= qvi(m 3/s)%1404.38494.68228.70.07870.00240.00253.46%2293.51323.77224.10.07410.00210.00203.36%3172.62202.83217.50.06750.00170.00158.65%4112.01122.12210.90.06090.00130.001110.47%561.4681.46204.80.05480.00100.000817.59%630.9050.69.30.04730.00070.000435.16%壓差一流量流量壓碁流量4000035000300002000015000100005000JpF1-Jrui*ultZ4JK41u.LhI0.000000.000200.000400.000600.000800.001000.001200 001400.00160流量哇-流量一全開半開3/Si壓瞥流量eoooo500004X00 S 30000200001