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流体机械实验指导书 1书2实验一伯努力方程实验 一、实验目的1.验证伯努力方程式并绘制测压管的水头线2.验证流体连续性方程式；3.掌握流体动压力的测量原理和方法；4.通过改变各测试口的位置，观察其水头线的变化情况，加深对伯努力方程式的理解和认识。 二、实验原理12211svsv? (1)2WhgvpZgvpZ?222222221111? (2)3皮托管测压原理在收缩段，由于流动面A不断减小，因而流速V连续增加，测管水头h连续下降。 喉管处断面最小，流速最大，测管水头最低，相反，在扩张管段中，流动断面扩大，流速减小，测管水头不断地得到恢复。 此外，方程 (1)、 (2)表明，无论流动中的参数如何变化，所有断面上的总水头H和流量Q都保持相等，就是说流体流动一直遵守着能量守恒和物质守恒两个基本定律。 如实验图1所示。 实验图1伯努力方程侧量原理图上述重要现象和规律将在实验中通过11根测压管的水面变化和读数加以验证。 现将公式 (2)作如下变换，并用下标i表示测压管的编号。 例如i=4，表示喉管处第四根测压管。 3将公式 (2)移项后，除以断面4的速度水头，得242212412vvvgvhhii? (3)考虑到连续性方程 (1)，故24214241)()(2iiAAAAgvhh? (4)公式 (3)、 (4)表明，测管水头变化与速度水头变化的相对值完全取决于流动断面的几何比例。 这就进一步揭示了断面、流速和测管水头之间的关系，根据公式 (4)画出测压管水头变化的理论曲线，然后将测量的实验结果点上去并加以比较，两者应当一致的，如实验图2所示。 实验图2伯努力方程侧量水头线 三、实验设备伯努力方程实验仪器 四、步骤1实验前准备1)检查各仪器是否完好，各接头是否漏水；2)通电检查电机、水泵是否正常；3)检查各标尺是否在同一高度并调节好；4)检查各阀门试验头是否通及方位是否正确；2.实验步骤1)空载起动电动机；2)关闭阀门，观察各测试管液柱高度，并记录结果；3)缓慢打开阀门，逐个改变各测试管的阀口，观察各测试管液柱高度，并记录结果。 五、数据处理1)针对流量为1Q、2Q时，分别测出11个测点的静压水头高ih，填写到实验表格1中。 2)绘制测压管水头变化的理论曲线和实际测试曲线。 3)实验结果分析。 4实验表1伯努力方程实验数据表测量序号id mmih mm)(2ihHgv?m/s vAQ?m3/h1234567891011实验表2流体连续性方程实验数据表测量序号di mmiv m/s vAQ?m3/h12345678910 六、思考问题1.伯努力方程的几何意义？2.如何测得速度水头的？原理是什么？3.如何测得压力水头？原理是什么？5实验二雷诺实验 一、实验目的1.观察管中水流动时，层流与紊流的流动现；2.了解流动状态与雷诺数值之间的关系；3.测量临界雷诺数。 二、实验原理?VVdd?Re (5) 三、实验设备雷诺实验仪器，仪表、量杯、温度计和颜料。 四、实验步骤1.将红颜色水稀释注入红水盒中(量要足够，占容量的2/3)；2.打开闸阀和进水阀，使水箱装满水并保持恒定水位(即稳流状态)；3.在闸阀稍开的情况下，将红色液流调到适中大小，水流呈现层流状态，观察并记录。 4.通过控制尾水调节阀，即水流速度的大小，即可观察到三种不同的流动状态，层流状态、过渡状态和紊流状态。 5.水进入紊流状态后，由测试数据计称出上临界雷诺数Re上。 6.轻轻地关闭尾水调节阀，使水流由紊流状态转变为层流状态，并由测试的数据计算出下临界雷诺数Re下。 五、数据处理实验表3雷诺实验数据测量序号v m/s dmm?m2/s?Vd?Re12345678910 六、思考问题1.误差产生的原因是什么？2.影响流动状态的因素有哪些？3.为什么Re上Re下？6 一、水泵性能测定实验的目的和要求测定水泵性能的目的，是为了获得水泵的实际运转特性。 这对鉴定排水系统的布置和设备容量的配置是否合理；对鉴定检修质量，总结检修工作，改进检修工作，改进检修方法；对掌握排水设备的性能变化，以便及时调节工况，使之高效率运转等都具有重要意义。 因此，水泵的性能测定是矿山排水设备技术管理中的一项重要的内容。 在进行水泵性能测定时，要求以流量作为测定的基础。 在各种不同流量下，测定并计算出相应的扬程、轴功率、效率和转速等工作参数，进而绘制出各性能特性曲线。 测定中，利用排水管路上的调节闸阀来改变水泵的流量。 流量的控制可由小到大(闸阀由全闭而逐渐开起)或由大到小(闸阀由全开逐渐关闭)，也可两种方法交替进行，以便相互修正各测点读数。 各种不同流量的调节，至少要改变56次，即56个测点，必在时还可增至710个测点。 在水泵的工业利用区内和最高效率点附近多测几个点，对分析水泵的性能是有益的。 由于水泵在不同工况点工作时，电动机出力不同，故用异步电动机拖动水泵时，各工况点的转速将是不同的。 所以，水泵的性能曲线，一般是把各测点读数换算为某一标准转速值之后绘制出来的。 如果各测点的转速相差很小，根据具体情况，亦可不进行换算。 二、主要参数的测定 1、流量的测定流量是一个重要的性能参数，测取的方法很多。 主要有容积法、流量计法、速度法和堰流法。 常用仪器有孔板或喷嘴、文德里管；水堰；超声波流量计和均压管等。 (1)用管式流量计测定流量管式流量计有喷嘴、孔板和文德里流量计三种类型。 其工作原理是利用水通过喷嘴、孔板和文德里管的缩小断面时，流速加快，动压增加，而在两测压断面间产生压差，然后用压差计测出压差值，即可算出相应的流量，所以，这三种类型的流量计计算流量的公式基本相同。 实验图3为标准喷嘴剖面图，其主要尺寸列于图中。 喷嘴装在泵房内的排水管上，实验图3标准喷嘴剖面图如实验图4所示。 在日常运转中，闸阀5关闭，测水管7不通。 测定时关闭闸阀3，同时打开闸阀5，使管7临时作排水管用。 此时喷嘴前后两侧小孔所接的U形水银压差计的两端出现压力差。 由第三章知，水泵的流量为实验图4泵房内喷嘴装设示意图7?12114442?ghgdDDQ (6)式中流量系数，一般=0.950.98D排水管内径,m；d喷嘴直径,m；hU型压差计读数，mg水银密度，kg/m3水的密度，kg/m3当喷嘴装在如实验图4所示的排水管中部时,喷嘴前的水管(进水侧)在10倍水管直径的长度内以及喷嘴后水管(出水侧)在5倍水管直径的长度内,不得有弯曲,变径及任何局部装置,以便水流形状维持正常,提高测定的精确性。 喷嘴也可以安装在排水管出口处,测定时装上,测完后卸下,对排水无影。 这种方法简便，操作容易，故在煤矿中得到广泛使用。 但将喷嘴安装在管路出口，由于喷嘴前后的介质不同，易产生脱流现象而使测量的精度降低。 (2)用堰口板测量流量在水流断面上设一障壁，使水溢流而过，这个障壁称之为堰。 用堰测量流量的特点是设备制造简单，使用方便、容易。 如果堰板加工尺寸符合要求，安装正确，就可以达到一定的测量精度。 量水堰一般均安装在水泵排水管出口处的堰槽内，如实验图5所示。 习惯上，把堰板前的水流称为上游，把堰板后的水流称为下游。 堰槽内水面至堰口前逐渐下降，尚未下降的水面至堰口下边缘(对三角形堰是指堰口最低)的垂直距离H称为堰上水头。 实验图5水堰结构堰槽分为三部分导流部分、整流部分、工作部分。 长度为l3的导流部分接受被测水。 为防止水溅出，受水管的下端应潜入水面，且该部分容积应尽可能大些。 长度为l2的整流部分由几道整流栅组成，水经此部分后，削弱了余波，流动更加均匀。 长度为l1的工作部分要有足够的长度，以便使水能平稳在流进堰口板。 为了测出堰上水头h，在槽侧壁上开有直径为1030mm的孔，使槽与透明的水位管连通，于是管内水位与槽内水位相同。 水位高低，可用装在槽边上的水位测针测出。 堰的各部分长度可由实验表3查出。 堰口板是水堰的关键部件，根据测定的流量大小可用三角堰、矩形堰和全宽堰。 板的剖面如实验图6，通常取刀口宽2mm，口与内侧成90，外侧倾角45，刀口要保持棱角，各角允许误差5，全宽和矩形堰开口两侧边缘间距，允许误差为0.001B和0.001b，选用不生锈和耐腐蚀材料制作。 8实验表4测流量堰口参数及计算流量公式水槽侧板与底板成90相交，允许误差5。 侧壁要有足够的刚度，不得由于水压而变形。 为了保持槽底水平，应有可调支撑。 通过堰口的流量，可根据堰上水头h，用实验表4提供的公式计算。 实验图6堰口板剖面 2、扬程的测定水泵的扬程可用装在水泵进出口法兰盘小孔上的真空表和压力表测定。 在实验图7中，以水泵轴心线为基准，列出真空表和压力表安装点所在的两断面的伯努利方程式，并忽略真空表表盘高出水泵轴心线的距离，则gvppzgvppHpayxza2222?gvvzPPHxpzy222? (7)式中H水泵的扬程，m；pa大气压力，Pa py压力表读数，Pa pz真空表读数，Pa vx、vp吸水管和排水管中水的平均速度，m/s z由安装真空表处到压力表中心的垂直高度，m水的密度，kg/m3如吸、排水管直径相等，则vx=vp，上式便可写为zPPHzy? (8)实验图7水泵扬程的测定 3、轴功率的测定矿用离心式水泵都是用电动机直接带动的。 在测得了电动机的输入功率后，再乘以电动机效率，即为水泵的轴功率。 因此，要得知水泵的轴功率，必须首先测定出电动机的输入功率。 输入功率的测定，可采用下述两种简便方法。 用电压表电流表和功率因数表测定电动机的输入功率9由电工学知，在交流电路中，功率等于电压、电流及功率因数三者的乘积。 即电动机的输入功率为?cos1033UIPdr? (9)式中Pdr电动机的输入功率，Kw；U电源电压，V I输入电动机电流，A cos电动机的功率因数。 如果没有功率因数表，可从电动的铭上查得额定功率下的功率因数值，再乘以实验表5所列的功率因数降低系数，即为电动机在运转状态下的近似功率因数值。 实验表5一般感应电动机在功率因数随负载变化情况表在低压线路上，测量电流和电压时，应将电流表串联在要测量电流的线路上，将电压表并联在要测量电压的某两点上。 在高电压或大电流线路中，必须借助电压互感器和电流互感器进行测量，如实验图8和实验图9。 在计算时，原电流I为副边电流I与变流比ki的乘积，即IkIi?，A (10)原电压U为副边电压U与变压比kv的乘积，即UkUv?，V (11)在使用互感器时，绝对不能断开正在运行的电流互感器的副电路，否则将产生较高的电压，损坏电流互感器，并且对工作人员的安全造成威胁。 实验图8用三个电流互感器的测量线路实验图9用三相电压互感器测量高压的接线图用功率表测定电动机的输入功率电动机输入功率还可直接用功率表测定。 用三相功率表测定三相功率最为方便，但一般都用两个单相功率表来测定，其线路如实验图10所示。 实验图10两个单相功率表测三相功率负载情况空载?负载?负载?负载满载功率因数修正值0.230.560.860.95110当测量高电压和大电流电路的功率时，可同时利用电压互感器和电流互感器来扩大功率表的量程，如实验图11所示。 这时功率表电流线圈接在电流互感器的副电路内，所以功率表电流线圈中的电流等于原电流除以变流比ki，电压线圈中的电压等于原电压除以变压比kv。 在功率表接用互感器时，必须注意电压互感器和电流互感器的副绕组各端点的接法，应使功率表电压线圈的电压与原电压的相位一致，电流线圈的电流与原电流的相位一致。 此时原电路的功率P1等于功率表的读数P2乘以kv和ki即21NkkNiv? (12)实验图11利用电压互感器和电流互感器扩大功率表的量程需要注意的是当用两个单相功率表测定三相电路的功率时，应将两表的读数相加，才是电动机的输入功率。 如果两表读数相反，其中一个读数应作为负值；所用功率表必须事先经过较正，量程不宜过大或过小，通常测定值应处于表面量程的1/32/3的荡围内，否则会产生较大的误差。 现场所用功率表的精度一般为11.5级。 知道了电动机的输入功率Pdr后，则电动机的输出功率(即水泵的轴功率)为ddrPP? (13)式中d电动机效率。 电动机的效率曲线最好进行实测，以便得到精确的功率值。 电动机效率也可以从电动机的铭牌上查得。 但当负载不足时，效率就会降低，这时利用铭牌上的电动机效率进行计算，所得的轴功率误差较大。 4转速的测定 (1)用转速表测定转速手持离心式转速表，在与泵轴直联的电动机外露轴头处，可直接测出水泵的转速。 使用时，先将转速表转到需要测量范围的档位上，以防止损坏仪表。 测量时，不要把表顶得太紧，并保持仪表和轴端面的垂直，否则测量不准确。 长久不用的转速表，在使用前应加以校正，以保证精确度。 （2）闪光测速法测定转速使用该法时，需利用与电动机同电源的日光灯照射电动机的轴端。 轴端上预先画好或贴好如图实3-10所示的黑白相间的扇形块。 因为水泵所配的电动机一般为异步电动机，它在运转中的转子转速小于同步转速。 借助日光灯的闪光频率，可以很清楚地看到扇形块，在逆电动机旋转方向缓慢转动，用秒表记下一分种内扇形块转动的圈数，则为电动机同步转速与实际转速的差值。 所以水泵的转速可用下式求得nn0n (14)式中n0电动机同步转速，rmin；n扇形块反转转速,rmin。 黑白各半的扇形块个数m按下式确定m=4p (15)11实验图12扇形块个数a-p1时；b-p2时；c-p3时为什么看上去扇形块黑影是逆电动机旋转方向缓慢转动呢？因为电源频率f=50Hz，交流电在一周期内有两次通过零点，两次达最大值，即日光灯每一周熄灭两次，又有两次闪光最亮，因此日光灯每秒闪耀100次，每分钟闪光6000次，即闪光频率等于2f。 当电动机极对数p1时，同步转速n03000r/min，若转子以同步速度旋转时，其转速n亦为3000r/min，即日光灯每闪光一次，转子转过去1/2周(180)，黑影也转过1/2周。 当闪光不断出现时，黑影的位置只出现在180和360的位置上，因此我们在纸片上可以看到两个不动的黑影，如图实410a所示。 当p2时，n=1500r/min，此时日光灯每闪光一次，转子和黑影转过1/4周(90)。 因此，我们可以看到4个不动的黑影，如图实410b所示。 由此可见，极对数越多，转速越慢，每闪光一次，转子转过的角度越小。 若极对数为p，日光灯每闪光一次，转子转过1/2p周，则转子转过的角度360/2p。 因此在纸片上可以看到2p个不动的黑影。 当转子转速n低于同步转速n0时，日光灯每闪光一次，转子转过的角度360/2p。 换言之，每次闪光时看到的黑影位置不再重复前次出现的位置，而是略为后退一些。 因此，我们看到的扇形块黑影是逆电动机的旋转方向缓慢地转动着。 三、性能参数的和计算如前所述，在进行水泵性能测定时，用流量作为测定的基准，即将闸阀稳定在某一开起度上，同时测量出Q、H、P和n。 这样便得到闸阀稳定在任意开起度时的Q 1、H 1、P 1、n1；Q 2、H 2、P 2、n2。 Qi、Hi、Pi、ni。 由于闸阀的开起度不同，水泵的工况不同，其转速亦不相同。 为了求得在额定转速时的特性，应按比例定律将上述各组参数换算为额定转速下的参数，即?ieieinnQQ (16)2?ieieinnHH (17)3?ieieinnPP (18)式中Qi、Hi、Pi、第I点的流量、扬程和轴功率；Qei、Hei、Pei、换算到额定转速下的第I点流量、扬程、和轴功率；ne水泵的额定转速，r/min ni第I点的转速，r/min。 12 四、效率的计算利用上述方法得到水泵的流量、扬程和轴功率后、便可计算出在额定转速下第i点的效率。 eieieieiPHgQ1000? (19)按Qe 1、He 1、Pe1ne1；Qe 2、He 2、Pe2ne2；Qei、Hei、Pei nei；Qen、Hen、Pen nen；等几组参数值，可定出n组坐标点，把这些点连接起来，即得扬程曲线H?(Q)、功率曲线P?(Q)和效率曲线?(Q)。 用喷嘴测量流量时，离心式水泵性能测定记录如实验表6所示。 13水泵编号型号额定流量m3/s额定扬程m额定转速r/min电动机编号型号功率kW电流A，电压V转速r/min，效率矿水密度，kg/m2测定人记录员负责人日期年月日测量数据项目123456789U型压差计读数hi,m以1/s计流量Q Qi以m3/h压力表读数py,Pa真空表读数pz,Pa扬程H水泵扬程H,m电动机输入功率Pdri，kW电动机效率，d功率P水泵轴功率，kW水泵轴转速，r/min?ieieinnQQ2?ieieinnHH额定转速下的数值3?ieieinnPP水泵效率备注14 一、性能测定的意义及内容由于通风机出厂时，都附有厂家提供的性能特性曲线或性能表，它们都是在实验室条件下通过对模型通风机试验得到的。 所以，首先它的真实特性曲线与说明书所提供的性能曲线就必然有差异；其二矿井通风机安装条件与模型试验条件不完全相同，实际运行中的通风机往往配置一些辅助装置(如扩散器、消声器等)加上安装质量等原因，两者的性能曲线也会有差异；其三通风机运转一定时间后由于磨损等原因其实际特性曲线与厂家提供的曲线也不相符。 因此，为了准确掌握实际运行状况。 有必要在新通风机安装就位或旧通风机大修之后以及在服务年限内定期地对通风机的性能进行测定。 故煤矿安全规程第121条规定新安装的主要通风机投入使用前，必须进行1次通风机性能测定和试运转工作，以后每5年至少进行1次性能测定。 矿井通风机性能测定的最终目的是测定通风机在不同工况时的风量Q、风压H和轴功率P、空气密度、转速等参数；再通过计算，绘制出标准状态下风压曲线H?(Q)、功率曲线P?(Q)和效率曲线?(Q)。 通风机性能测定所用的主要仪器见表实7 二、性能参数的测定1风压的测定实验图13为通风机作抽出式通风时的测压原理图，其中的0-1段表示通风网路。 在不考虑扩散器阻力损失的情况下，通风机的全压等于气流在2-2断面与1-1断面的全压差，即?21122222vpvpHHHa?2221122vvppa? (20)式中v1v2分别为1-1和2-2断面上气流的平均速度，m/s.实验图13测压原理图习惯上,把气流在扩散器出口断面-处所具有的动压，也叫做通风机的动压，以表示，它可在测出通风机的风量之后按下式求得222222?FQvHd? (21)式中扩散器出口断面-处的面积，。 因为通风机的静压为它的全压与动压之差，故152112vppHHHadj? (22)上式中的(pa-p1)为1-1断面上气流的负压以h?表示；212v?为1-1断面上气流的动压，以hd表示。 因此，要测定通风机的静压Hj，必须测出通风机入口前气流的负压h?和动压hd。 h?可按实验图13直接测出，而hd可用皮托管直接测出，亦可按下式求得212122?AQvhd? (23)式中A11-1断面的面积，m22风量的测定实验表7通风机性能测定使用仪表风量的测定常用风速表或皮托管两种方法进行。 风速表测定法在进风道中选择一风流平稳的断面，按一定线路用风速表测出风流的平均速度vp则通风机的风量为QAvp (24)式中A测风处巷道断面面积，m2。 用上述方法测量时，占用时间较长，人在风道内不仅影响测量的准确性，而且劳动序号仪器名称规格数量备注1风速表高速、中速、低速各1台附校正曲线2秒表普通2只3垂直U型水柱计0500mm1只4倾斜压差计Y-61或YYT-xx8只5皮托管长500mm48支6胶皮管内径45mm数量根据需要定7三通玻璃管或三通铁管内径56mm数量根据需要定8功率表三相功率表或单相功率表1台2台电工仪表采用精度为0.5级9电流表根据电动机铭牌选定12台10电压表根据电动机铭牌选定12台11电流互感器根据电动机铭牌选定单相2台12电压互感器根据电动机额定电压选定单相2台13功率因素表1台14转速表1台15气压计空盒式1台16干湿温度计通风式1台精度为0.116条件差，尤其在冬季测量更不方便，为了缩短测量时间，一般仅测量巷道断面中某一固定点g的风速，然后按下式换算出断面的平均风速vp gpkvv? (25)式中vg某一固定点g的风速，m/s；k风速场系数。 实验图14风道断面分隔图风速场系数k是在对通风机的性能进行全面测量之前，将测量风速的风道断面用细绳分隔成若干小方格，小方格面积0.5m2,如实验图14所示。 在同一风量条件下，用风速表在各小方格对角线的交点上分别测量出风速vi然后按下式求得nvnk?giv11 (26)式中vi所测得的第i个小方格的风速，m/s；n小方格的个数。 (2)皮托管测量法若风道断面内某一点气流的动压为2i2divh?，则该点气流速度?diihv2?，故用皮托管测得气流动压hdi后，即可算得测点处的气流速度vi。 使用皮托管时，要注意使皮托管管嘴与风流平行(偏角10)且嘴口面正对气流方向。 在测风道断面上，尽管各点风流速度不一致，但仍只需测量出某一固定点g的动压hdg，然后按下式计算出风道断面上的平均风速?dggphkkvv2? (27)式中hdg固定点g处的动压，Pa。 上式中的风速场系数k可按下式计算dgndidgndggnihhnhhnvvnk?1?1?1?12211? (28)对于梯形断面的风道，hdi的测定方法与前述测定vi的方法相同。 对于圆形断面的风道，应将其分成若干相等面积的圆环，在每一圆环中选择一个测点位置，测点所在半径的圆又将各圆环分为两部分，如图实43所示。 依此，各测点所在半径为17ni2RRi12? (29)式中Ri从断面中心到第i个测点的半径，m；R圆形风道断面半径，m；i自风道中心算起的环序号；n包括中心圆在内的圆环总数，可参考实验表8。 实验表8圆环数与风道断面直径的关系风道断面直径,m1.62.22.62.83.4圆环数5678103轴功率的测定原理与过程同实验三。 4转速的测定原理与过程同实验三。 5空气密度的测定进风道内空气的密度，主要取决于气流的温度和绝对压力，实际气流均属于湿空气，而且不同的时间和地点，密度也是变化的。 湿空气的密度可用下式计算?anappxtRp378.01273? (30)式中pa大气压力，Pa；R气体常数，对空气R=287.1Nm/kgK;t空气温度，；x相对湿度；pn饱和蒸气压力，Pa。 当空气的温度t=030时，可按干空气(x=0)计算实际空气的密度，而由此产生的最大相对误差仅为0.21.6。 故也可按下式近似计算出空气的密度Tpa31046.3? (31)式中T所测风流的干温度,K。 用水银气压计或金属盒式气压计测量风流中的大气压力pa，用通风式干湿温度计测定风流的干温度和湿温度，也可用普通水银温度计测量。 三、通风机性能的测定布置现场测定情况复杂，条件较差，还受到生产进度、安全保障等因素的制约。 在选择方案时，不仅要考虑测量精度，还要顾及上述各种因素。 因此，现场测试方案可为完备方案和简易方案。 一般说来，完备方案用于新通风机安装或大修之后的测定，简易方案用于定期检验性测定。 1简易方案布置该方法可不必把通风机与网路隔开，而是在通风机工作时进行，其布置如实验图15所示。 实验图15轴流式通风机性能测定简易方案布置图181-防爆门；2-栏杆；3-阻力调节装置；4-整流栅；-测入口负压断面；-测风速断面测定时,在进风道中装设调节装置,以调节网路阻力。 为了获得大风量的工作参数,可以打开防爆门,以配合调节装置改变通风机的工况点。 各工况风量用风速表测量。 测风断面应选在距“S”型弯头前且为风道直径2倍距离处,即实验图15中-断面。 通风机的风量亦可用皮托管与微压计配合使用，在具有稳定风流的直线风道处测量出风流的动压后换算而得。 为了测量通风机的静压Hj，可在通风机入口前0.50.7m处的-断面设置测压孔。 测压孔打在镶入壁内的金属平板上，并用金属管引到外面的环形管上，由环形管引至U型压差计上，以显示该断面的负压值(pa-p)，然后按公式 (22)求出通风机的静压。 在测定时，离心式通风机一般是从小流量开始，逐渐降阻调节没点；而轴流式通风机一般是从大流量开始，逐渐增阻调节测点。 为保证测得连续完整的特性曲线，一般点数不少于810个。 为了消除由于通风机转速或通风网路阻力变化引起的误差，在测量时应同时记录各参数的数值。 在用风速表测量风速所需总时间内，其余的工作必须进行34次，以其取平均值。 2.完备方案布置在矿井生产的情况下，由于井下风门的关闭与开启，运输设备和提升容器的运动，使网路阻力不断波动，不易取得准确数据。 为了准确测定出通风机的特性曲线，一般是对备用通风机进行测定。 实验图16给出了抽地面短路风的轴流式通风机性能的测定示意图。 风流由大气经百叶窗 1、上风门 2、下风门 3、风道4和通风机5重新返回大气。 当轴流式通风机按图示布置时，可利用改变上风门2的开启度来调节风流阻力。 这种方法简便易行，但应设法减轻上风门2受风流冲击时形成的脉动，使测量时风流稳定，同时应在下风门3的头部两角打支撑柱6，以防止振动漏风。 当用风门改变风流阻力受到现场条件限制而来能实现时，可在进风门及进风道某断面用木板调节阻力。 如阻力调节装置至通风机间的风道过短或弯曲，风流经阻力调节装置后旋流不稳，无法测量时，可在阻力调节装置后面的风道中增设稳流栅，以改善风流状态。 测定通风机风压和风量的测点，应尽可能选择在风流平稳，且靠近通风机进口处，这样不仅读数准确，且可以排除漏风，减少阻力损失，使测得的数值能更好地反映出通风机工作的实际情况。 实践证明，在实验图16所示的I-I断面采用单孔静压管(或皮托管)或多孔并联静压管测量静压是比较有利的。 图示型管中所指示的hf1=papI系n个测孔负压的算术平均值，即实验图16轴流式通风机性能测定示意图1-百叶窗；2-上风门；3-下风门；4-风道；5-通风机；6-支撑柱19?1?nfifhnh1 (32)式中hfi第个测孔的负压，a；n测孔数目。 在实验图16所示的I-I断面测量风量也是比较恰当的。 对于轴流式通风机，在距后导叶2倍叶片高度的锥形扩散器内处用多孔全压管和静压管测量风量，也右获得较好的效果。 这是因为风流经过导叶整流后流动较平稳，大大减弱了阻力调节装置对风流的影响；此处流通断面较小，风速较高，动压值较大，相对减少了测量误差，能够较真实地反映出通风机的全部风量。 最后指出，测定工作必须在统一指挥下进行。 每调节一个工况，要同时测取有关可直接测得的参数，譬如通风机的进、出口的负压、静压，电动机转速、功率等。 一般情况下，在连续的测试期间内，大气条件不会有很大的变化，只需要在测试开始和结束时各测一次空气密度，计算时取平均值。 另外，测试工况不能少于5个，一般为810个，而且工况点之间的几何距离应尽可能均匀，这样绘制的性能曲线才不会失真。 四、通风机测定结果的换算为便于选用通风机，制造厂提供了按额定转速和标准大气状态下的性能参数绘制的通风机性能曲线。 但通风机在现场运转条件下并非标准状态，所以必须把所测得的各项数据换算为额定转速和标准大气状态下的数值，再绘制出性能曲线，才可与出厂性能曲线相比较。 所谓标准大气状态，就是大气压pa=10337Pa；大气温度t=20或T=293K；空气的相对湿度=50%；空气的密度0=1.2/m3近相似定律，当通风机由实测转速n变为额定转速n e,空气密度由实测状态变为标准状态0时，其流量、静压、全压和轴功率应按下式各式进行换算流量nnQQee?静压20?nnHHejej?全压20?nnHHee?轴功率30?nnPPee?式中、P通风机流量、静压、全压和轴功率的实测值；、e、Pe通风机流量、静压、全压和轴功率换算到额定转速和标准大气状态下的数值。 五、通风机效率的计算20静效率eejeejPHQ1000?全效率eeeePHQ1000? 六、通风机性能曲线的绘制把所测定的数据记录于实验表9中，再按实验表10的形式进行计算换算，即可绘制出通风机在标准状态下的=?()或=?()、Pe=?()、=?()或e=?()的性能曲线。 项目计算公式测点序号123456789空气密度kg/m3=3.4610-3pa/T-断面平均风速v3m/s?332dhv?风量Q m3/s Q=S3v3I-I断面动压hd1Pa32131ddhSSh?通风机静压Hj PaHj=hf1-hd1通风机动压Hd Pa3223ddhSSH?通风机全压H PaH=Hj+Hd通风机轴功率P kWP=Pdrdc换算H、Hj、Q、P为额定转速ne和标准大气状态下的值通风机静压Hej Pa20?nnHHejej?通风机全压He Pa20?nnHHee?通风机风量Qe m3/s nnQQee?通风机轴功率Pe kW30?nnPPee?通风机效率静效率ej eejeejPHQ1000?全效率e eeeePHQ1000?21实验表9轴流式通风机测定记录表实验表10轴流式通风机测定计算表通风机型号设备编号额定转速安装角电动机型号设备编号功率转速定子电压/电流转子电压/电流测定序号项目123456789进风测I-I断面面积S1m2S1=长宽出风测-断面面积S3m2S3=/4(D2-d2)扩散器出口-断面面积S2m2S2=长宽cos30I-I断面负压hf1Pa-断面平均动压hd3Pa大气压力Pa PaI-I断面温度T K大气温度K电动机转速n r/min电动机输入功率Pdr kW22实验五反风实验 一、实验目的1.观察是否在10min内能保证反风正常工作；2.测量反风风量，看其是否满足煤矿安全规程对反风风量的要求。 二、实验原理1.风速表测量法pSVQ?，m3/s (33)式中Q被测风机的风量，m/s；S测风处巷道断面面积，m2；pV该测风处平均风速，m/s，qpkVV?，m/s k风速场系数；qV某固定点g处的动压，N/m2。 2.皮托管测量法?dggphkVV2?，m/s (34)式中dgh固定点g处的动压，N/m2。 pSVQ?，m/s (35) 三、实验设备实习现场侧试或自制轴流式、离心式通风机的摸拟风道。 四、实验步骤1.首先让风机正常情况下通风，在稳定工作情况下，测出其通风风量Q正；2.仃止风机正常工作状态，并反向通风(采用反转法或反风道法)；3.测量稳定状态下，反风风量Q反。 五、数据处理23实验表11反风实验数据表格测量序号Q正常m3/s Q反风m3/s Q反风/Q正常12345 六、思考问题1.反风风量为何减小了？2.反风的目的是什么？3.反风风门应有什么注意事项？4.煤矿安全规程对反风的要求是什么？24实验六空压机性能实验为了解空压机运转的全面情况，要对空压机的压力、温度、油量和冷却水量以及排气量、耗油量、冷却水消耗量等进行测定。 从而及早发现问题，及早采取措施，以提高机器的运行效率。 本实验主要讨论排气量的测定。 排气量测定主要有两种方法直接测定法和间接测定法。 我们介绍直接测定法。 排气量是空压机的主要性能参数之一，它表征机器的工作能力，依此可直接判断机器的负荷和工作的完善性。 直接测定法，直接测定某一时间间隔内流进或流出某一储气罐的压缩空气量，推算出排气量。 一、用单罐测量排气量如图实验所示，将储气罐当作容器，使之与空压机排气口相通，并切断一切用风设备，在储气罐上安装压力计及两支温度计，借以测定储气罐内气体的压力和温度。 实验图17单储气罐测定法布置图1-空压机；2-储气罐；3-闸门；4-压力计；5-温度计测试前的准备工作一是要认真检验各种仪表的精确性，特别是安全阀的检查，确认其工作可靠后才容许测试；二是要检查管道和容器的联接部位是否有漏气。 测试时，把储气罐内剩余的气体放净，然后关闭闸门3，开动机器达到稳定运行后，向储气罐充气。 待罐内空气压力升到200300kPa时,开始用秒表计时,同时记录储气罐中气体压力p1和温度T1,当罐内空气压力达到P2(略低于额定压力)时,立即停转空压机,并迅速记录从P1到P2所需的时间t(秒)和温度T2,依据热力学理论,第