《流體輸送綜合實驗》

1、、實驗名稱流體輸送綜合實驗二、實驗目的學習離心泵操作；學習直管阻力測定方法，計算出入、Re作出入一Re雙對數曲線關系圖計算出局部阻力系數；學習離心泵特性曲線的測定，畫出HQ、NeQ、n Q三、實驗原理(一)阻力直管阻力損失流體在圓形管流動時的阻力損失可用范寧公式計算：l u 2h =九-J / kg(1)f d 2式中：入摩擦系數l直管長md管內徑mu管內流速m/s，由下式計算：u = V /(3600 x 0.785d 2) m / s (2)V流量mh，由孔板流量計測定直管阻力損失由圖2-2-1-1 (a)裝置測定，原理如下：在截面AA及BB之間列出柏努利方程：gZAugZA+ r +2因

2、是同內徑的水平管段，故Z = Z ,u = u，上式移項整理得:A B A Bh 二 Pa _ Pb J / kg fP在圖2-2-1-1 (a)所示的U形壓差計內00截面列能量方程：p + gmp + gRp 二 p + g (m + R) pBs A圖 2-2-1-1 直管阻力測定整理上式得：p p = gR(p - p)N/m2(4)A B S將上式( 4)代入式( 3)得：gR( p gR( p p)J / kg 5)式中：g=9.8N/kg重力加速度R壓差讀數CCl, m4p s=1590kg/m3CCl 的密度4p水的密度kg/m3,由水溫查表得(6)若用圖2-2-1-1 (b)的

3、Q壓差計測壓降(本實驗室采用)，則由式(3)得:(6)h 二 b = gRJ /kg fpB或 h = R mH Of p g2式中：R。壓差計讀數mH2O將式( 5)或式(4)之值入( 1)中，移項整理得摩擦系數計算值。/ l u 2X = h / -f d 2雷諾數 Re 按下式計算：(9)仆dup(9)Re =式中：p 水的粘度Pas，由水溫查表得其余符號同上。2、局部阻力損失克服局部阻力引起能量損失常用下式表示：10)式中：u流體在管中的流速m/sE 局部阻力系數如圖2-2-1-2(a)所示，根據柏努利方程推導出流體流過90彎頭局部阻力的計算 式為：h f = gR J / kg 如圖

4、2-2-l-2(b)所示，流體流過閘閥時的局部阻力的計算式經推導也與上式相 同。式中：g=9.8N/kg重力加速度R。型壓差計讀數mH2)圖 2-2-1-2（a）局部阻力（90彎頭）測定圖 2-2-1-2（b） 局部阻力（閘閥）測定所以阻力系數由上式（10）可求：u2C = h /（11）f2（二）、離心泵特性曲線測定 離心泵的特性曲線是指在一定轉速下，流量與壓頭、流量與軸功率、流量 與總效率之間的變化關系，由于流體在泵內運動的復雜性，泵的特性曲線只能用實 驗的方法來測定。泵的性能與管路的布局無關，前者在一定轉速下是固定的，后者總是安裝在一 定的管路上工作，泵所提供的壓頭與流量必須與管路所需的

5、壓頭與流量一致，為此 目的，人們是用管路的特性去選擇適用的泵。管路特性曲線與泵特性曲線的交點叫 工作點，現測定離心泵性能是用改變管路特性曲線（即改變工作點）的方法而獲得。改變管路特性曲線最簡單的手段是調節(jié)管路上的流量控制閥，流量改變，管路特性 曲線即變，用改變泵特性曲線的辦法（改變泵轉速或把葉輪削小可實現）去改變工 作點，在理論上是講得通，但生產實際不能應用（為什么？）。1、流量Q的測定本實驗室甲乙二套泵的流量用孔板流量計測定，第三四套用文氏流量計測定， 五、六套用渦輪流量計測定，由流量計的壓差計讀數去查流量曲線或公式計算即得 流量 Qm3/h。2、泵壓頭（揚程）H的測定以離心泵吸入口中心線水

6、平為基準面。并順著流向，以泵吸入管安裝真空表處 管截面為1 截面，以泵壓出管安裝壓力表處管截面為2截面，在兩截面之間列柏努 利方程并整理得：p p u 2 u 2H = （Z Z ） + i + 1- + h（1）21p g2 g:令：h0=（Z2Z1）兩測壓截面之間的垂直距離，約0.1mp11截面處的真空度MPap22截面處的表壓強MPaP水的密度，以1000kg/m3 計算g=9.8N/kg重力加速度3、軸功率N的測定e軸功率為水泵運轉時泵所耗功率，測電機功率，再乘上電機效率和傳動效率而得：n 二 n n n kw（2）e 電 電 傳式中：N宀輸入給電動機的功率kw，用功率表測定電n 電機

7、效率，可查電機手冊，現使用以下近似值：電2.8kw以上電動機：n =0.9電2.0kw以下電動機：n =0.75電n 傳動效率，本機用聯軸節(jié)，其值: 傳n =0.98傳4、水泵總效率n的計算:3)一 36001 % 1%3)ekgm式中：102KW與的換算因數；其余符號同上s四、設備流程圖Dg5sh 5L 1=2mDg5 、Dg5 、 6T 11、水箱 2、水泵 3、灌水排氣閥4、直管阻力控制閥 5、直管實驗段6、局部阻力控制閥7、閘閥8、孔板流量計9、排空氣閥圖 2-2-1-3 管道阻力實驗裝置AB1、水箱 2、底閥 AB1、水箱 2、底閥 3、離心泵 4、聯軸接 5、電動機 6、調節(jié)閥 7

8、、真空表 R8、壓力表 9、功率表 10、流量計 11、灌水閥圖 2-2-3-2 離心泵實驗裝置圖五、實驗方法一）、阻力1、檢查轉動聯軸器是否靈活，關閉水箱處底閥，打開控制閥4 或 6，打開灌水閥 3 灌水入泵排除空氣，灌水閥 3 出口處有水連續(xù)溢流后，關閉灌水閥 3。關控制 閥 4 和 6 ，接通電源啟動泵，若見泵運轉不正常即斷電檢查。泵啟動運轉后，將水 箱處底閥全開。2、排除系統中空氣，把分路控制閥 4、6，把全部測壓旋塞打開，有水連續(xù)排 出水箱后，關控制閥4、6。觀察各壓差計的讀數是否穩(wěn)定，若全部不穩(wěn)定，應繼續(xù) 排氣，方法可把水流量開大一些。若個別壓差不穩(wěn)定，則采取個別排氣措施，但必 須

9、在小流量下進行，否則會沖跑指示液。若壓差計全部穩(wěn)定，說明空氣已排完，關 閉系統全部閥門、旋塞。作好測數據準備。3、測取數據：崗位分工好后先測直管阻力。打開旋塞A、B,打開閥4,把閥4慢慢由小調至大觀察AB的壓差及流量計壓差變化，確定AB段壓差的最大量程， 然后在最大量程范圍內，測量由大至小最少測取 8 個數據，同時記錄孔板流量計壓 差讀數，查取流量，讀數畢，關閉閥4 和旋塞 A、B。4、測定局部阻力：檢查閥4 是否關閉，打開閥6，把閥6 慢慢由小調至大觀察 流體流過全開截止閥時壓差計及流量計壓差變化，確定截止閥壓差計的最大量程， 然后在最大量程范圍內，測量由大至小測取 4 個數據，同時記錄孔板

10、流量計壓差讀 數，查取流量，實驗完成后關閉閥 6，停水泵，測取水溫。 注：如沒有流量與孔板流量計壓差讀數關聯式，則請按流量計校核方法測取。 （二）、離心泵特性曲線1、用手搬動聯軸器 4，看泵軸轉動是否靈活，否則檢查修理。2、關閉水泵底閥 2，打開調節(jié)閥 6，打開灌水閥 11 向泵內灌水排氣，至灌水 閥出口處有水溢出為止。關閉灌水閥 11。3、合上功率表短路開關，關閉調節(jié)閥6，啟動離心泵，全開底閥 2。4、待泵轉動正常后，將調節(jié)閥6慢慢打開到最大，同時觀察流量計中U形壓 差計的讀數量程，在零至最大量程之間確定 810 次讀數及每次讀數的間隔量程。5、拉下功率表短路開關，流量變化由大至零，按擬好的

11、方案調節(jié)，每次要記 錄流量計壓差、真空表、壓力表、功率表的讀數（注意：要記錄流量為零時的各儀 表讀數）。6、實驗完畢后停泵順序：合上功率表短路開關關調節(jié)閥停泵。 七、數據處理表及圖：d=40mm l=2mt=25C左右Rt/sG/LP1P2N170.50030.00040.5005.60024.000-0.0240.1121.120267.80032.80035.0006.40024.200-0.0220.1291.100366.20034.20032.0006.60024.800-0.0200.1381.050464.90035.90029.0007.10024.900-0.0180.142

12、1.020562.80038.20024.6007.50024.000-0.0160.1521.000661.20039.70021.5008.30024.700-0.0140.1600.980759.80041.30018.5008.90025.000-0.0120.1680.940857.70043.50014.20010.20024.500-0.0100.1790.900951.20050.6000.6000.0000.0000.0000.2020.480表1雙對數入一 F雙對數入一 FNn mnnn FU. IUUUUa10000.00 1000(花關系曲線00.00 1000000.

13、00ReHfu/(m/s)入ReNeH/mQ(m3/h)n13.9693.4120.01364152722.0720.82317.94715.4290.91623.4303.0110.01514134745.4120.80918.93813.6130.86833.1362.9920.01402133901.7770.77219.35813.5270.92442.8422.7920.01458124973.9780.75019.26912.6250.88452.4112.5480.01486114032.4810.73519.65411.5200.83962.1072.3690.01501106

14、046.7720.72019.96210.7130.80971.8132.2360.01450100098.7370.69120.28010.1120.80881.3921.9120.0152285594.2330.66220.7778.6470.74090.0590.000#DIV/0!0.0000.35320.7710.0000.000表21雙對數入一Re關系曲線圖數據處理示例已知：d=40mm l=2mt=25C查表得25C時水的密度為p =996kg/m3，黏度系數為=0.82MPas1雙對數入一Re關系曲線圖數據處理示例已知：d=40mm l=2mt=25C查表得25C時水的密度為p

15、 =996kg/m3，黏度系數為=0.82MPas。以第 1 組數據為例計算，由上述公式得：=gR = 9.8 x 40.5 xO.Ol J / kg = 3.969 J / kg25pt996x7.70m3 / s = 3. 25x10-3m3 / s3.26x10-30.785x(45x10-3)2m / s 二 2. 05m / sRe =dup2dh2x45x10-3x1.372lu2x2.052二 0.01468245x10-3x2.05x996二 112086.490.82x10-3同理可計算出其它組的數據，結果如表 2。揚程、功率、效率圖數據處理示例 處理步驟；(以第一組為例)H

16、 = P 2 P 1+ H 二231.1 (5.1) /9.81p +0.15P g0查表得 t =20C時，p =998.2kg/m311t = 20C 時，p =995.7kg/m322貝Up =p + (p p ) (tt ) /(t t )2 1 2 2 1 2=995.7+( 998.2995.7)( 27.230)/( 2030)=996.4( kg/m3)所以 H=24.31mN= N n =0.95N =0.95x0.51=0.48 (kw)電 電 電若實驗時的轉速與指定轉速(n=2850 r/min )有差異時，應將實驗結果換算為指定轉速的數據，如表 42 所示。九、討論：1、試從所測實驗數據分析，離心泵在啟動時為什么要關閉出口閥門？ 答：減小泵的啟動功率，從而達到保