过程流体机械实验指导书汇总

1、过程流体机械实验指导书V3.0东北大学秦皇岛分校控制工程学院实验室实验一 离心泵性能测定实验、实验装置基本配置表符号设备名称规格数量P101不锈钢多级立式离心泵CDLF2-130FSWSHC= 98m， Q=3.5 m3/h1台P102不锈钢卧式离心泵WB50/025 H=36m ，Q= 3.5m3/h1台V103应力测试罐Dg300×600 Pg1.01台V102外压失稳罐Dg400×600 Pg1.01台V101不锈钢高位槽Dg300×600 常压1台LI01液位传感器LKWYZ(0-600mmH2o)1支LI02液位传感器LKWYZ(0-800mmH2o)1

2、支PI01压力传感器LKWYD(0-0.5MPa)1PI02压力传感器LKWYD(0-1.0MPa)1PI03压力传感器LKWYD(0- -0.1MPa)1PI04压力传感器LKWYD(0-1.0MPa)1E101电阻应变仪YJ-331套VA101高位槽液位计阀 1球阀1个VA102高位槽液位计放空阀球阀1个VA103手动泵前阀球阀1个VA104外压失稳罐液位计阀 1球阀1个VA105外压失稳罐液位计阀球阀1个VA106高位槽液位计阀 2球阀1个VA107高位槽入水阀球阀1个VA108高位槽溢流阀球阀1个VA109高位槽出水阀 1球阀1个VA110高位槽出水阀 2球阀1个VA111外压失稳罐入

3、水阀球阀1个VA112外压失稳罐液位计阀 2球阀1个VA113应力测定罐入水阀球阀1个VA114应力测定罐放空阀球阀1个VA115卧式泵出口阀球阀1个VA116卧式泵入口阀球阀1个VA117外压失稳罐回水阀球阀1个VA118外压失稳罐放水阀球阀1个VA119应力测定罐放水阀球阀1个VA120电动调节阀Dg25、 Pg16、1台VA121放水阀球阀1个VA122干扰泵放水阀球阀1个智能工业调节器AI-519 （输出 4-20mA）1涡轮流量传感器LWGY1台电脑配置CPU酷睿 1.6G、内存 1.0G、硬盘 160G、DVD光驱，17”液晶显示器（触摸屏）1套A/D D/A 数采卡A/D 12

4、位 10s，单端 32 路1块压力数显表AI-501FV24S44液位数显表AI-501FV24S42电机功率数显表AI-501FV24S41数显温度计AI-501FS1变频调速器2.2KW 0 50Hz 3 ×380V1台仪表控制柜静电喷涂1台、实验装置流程示意图图一、过程装备与控制工程专业基本实验综合装置流程示意图图二、带控制点流程示意图久組ill删忧 f»< / <1 i"A7 SI-4 A IfJ#>三、实验原理：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、 轴功率及效率 均随流量 Q而改变。通常通过实验测出

5、 HQ、NQ及 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：a） 、 H 的测定：在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程P入 u2入 P出u2出Z入 入 入H Z出 出 出Hf入 出6）g 2g g 2g fH (Z 出 Z 入)P出 P入 u 出 u 入H f 入 出 2gf入 出上式中 H f入 出 是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力 （不包括泵 体内部的流动阻力所引起的压头损失 ） ，当所选的两截面很接近泵体时，与 柏努利方程中其它项比较， H f入 出 值很小，故可忽略。于是上式变为：(Z出Z入）

6、P出 P入g22u 出 u 入2g7）将测得的 （Z出 Z入）和P出 P入 的值以及计算所得的 u入，u出代入上式即可求 得 H 的值。b） 、 N 的测定：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 1.0 ，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（8）电动机的输出功率电动机的输入功率×电动机的效率。（ 9）泵的轴功率功率表的读数×电动机效率， kw。（ 10）c)的测定kw11)Ne 其中 Ne HQ g HQN 1000 102式中： 泵的效率；N 泵的轴功率， kw; Ne 泵的有效功率，

7、 kwH 泵的压头， m; Q 泵的流量， m3/s 水的密度， kg/m3四、实验操作步骤： 打开实验软件，在“实验内容”中点击“离心泵性能测定实验”全开阀门VA113、VA119和 VA120，关闭其它所有阀门。将变频器的频率设为 50.00Hz，启 动立式离心泵。调节电动调节阀，改变水流量，点击“采集数据”。绘制出离心 泵性能曲线后，点击“文件”，点击“保存”，将实验数据保存好。完成实验操 作。五、实验数据及举例：在离心泵恒转速性能测定实验中，现测得流量Q=2.9m3/h；真空表读数P1=0.012MPa；压力表读数为 P2=0.100MPa；电机功率 电=0.87Kw；电机效率 电 =

8、601. 计算离心泵的扬程 H 因离心泵进出口直径相同固：u1d124122=0真空表测量点和压力表测量点高度相同， Z=255mm，因此有：0.255 =11.7 mH=P2 P1 Z=(0.012 0.100) 106 g 998.2 9.812. 计算离心泵的轴功率 N泵的轴功率公式： 轴电 电=0.87 0.6=0.522 Kw 其中： 电电机输入功率（ Kw），电电机效率 :60 3. 计算离心泵的效率 1000 3600Ne=HQ g = 11.7 2.90 9.81 1000 0.0925 Kw 1000因此，=Ne 100% = 0.0925 100% =17.7%N 0.52

9、2表一、离心泵性能测定实验数据记录 （ 第一套）水温度 19.6 液体密度 =997.75kg/m 泵进出口高度 =0.255 米序号入口压力 P1出口压力 P2电机功率流量 Q压头 H泵轴功率 N(MPa)(MPa)(kw)3(m3/h)(m)（w）(%)10.0120.10.872.9011.752292.420.0120.41.073.0042.364253.930.0080.551.062.6057.363663.840.0040.691.042.2071.262468.450.0020.750.981.9077.158867.9600.80.931.6082.055864.1700.

10、850.891.4087.153462.2800.90.821.1092.249256.2900.950.750.8097.345047.110010.70.50102.442033.21101.050.620.00107.53720.08实验二 活塞式压缩机性能测定实验一、实验目的1. 活塞式压缩机性能曲线测试 压力比排气量曲线( Q ) 压力比轴功率曲线( Ne ) 压力比效率曲线( )2. 活塞式压缩机闭式示功图3. 实验数据、实验曲线的显示存储和打印。二、实验设备1实验装置如图 1 所示。2压缩机性能参数：1) 型号： TA-80 型一级三缸风冷移动式空气压缩机；2) 气缸直径： D=

11、80毫米× 3 个3) 活塞行程： S=60毫米4) 排气量： Q0=0.5 立方米分 (额定工况下 )5) 轴功率： Nz<4千瓦(额定工况下 )6) 回转速： n=875 rpm7) 额定排气压力： P2=0.8 Mpa( 表 ) 3三相交流异步电动机 型号： Y112M-2FSY1) 额定功率 4 kW2) 转速 1440 rpm3) 额定电压 V=380V4) 额定电流 I=8.2A5) 频率 50Hz6) 电机效率 =0.8827) 功率因数 cos =0.888) 皮带传动效率 C=974辅助装置1) 控制箱和操作台2) 储罐：容积 V=0.17 米 3；直径 D=

12、400毫米 长度 L=1.7 米3) 低压箱及喷嘴 喷嘴直径 d=9.52 mm4) 导管及调节阀5主要测量仪器及仪表1) 喷嘴流量测量装置2）差压变送器3）压力变送器4）温度变送器图1 空气压缩机性能实验装置简图1喷嘴 2 差压变送器 3 温度变送器 4 出口调节阀 5 压力变送器 6压力变送器 7 气缸 8 电动机 9. 电气控制箱 10. 储气罐三、实验步骤1 方法：本实验用调节压缩机储罐出口调节阀来改变压力比 大小，以得 到不同的排气量、功率、效率；根据 GB3853-83一般用容积式空气压缩机性能试验方法标准规定，采用 喷嘴测量压缩机的排气流量，标准喷嘴系数为 C。2 步骤：1）启动

13、测量装置：启动计算机，运行“压缩机试验”程序，点击“试验” 按钮进入试验条件输入画面，输入实验条件。点击“确认”按钮进入试验画面；2）压缩机启动： a盘车用手转动皮带轮一周以上； b将储气罐出口 调节阀完全打开； c转动压缩机控制箱旋钮启动压缩机；3）点击“清空数据”按钮，4）调储气罐出口调节阀，改变排气压力（间隔 0.05Mpa），等试验系统稳定 后，记录各项数据。（运转中，如发现有不正常现象应及时停车） ；5）停车：转动压缩机控制箱旋钮关闭压缩机（ 注意：此时不得转动储 气罐出口调节阀 ）。四、压缩机参数计算1实测排气量计算10喷嘴法测量排气量计算公式Q0 1129 C d02 Tx1 P

14、 P0式中：d0喷嘴直径，本实验用喷嘴 do=0.00952m；C喷嘴系数，所用喷嘴系数用线图和喷嘴系数表查出，见图2 和表 1；Txl 吸气温度， K； p1吸气压力， pa ；T1喷嘴前温度， K；P0实验现场大气压， pa；(lbar=1000mbar=1 02×105pa) p喷嘴前后压差， pa；(1mm2HO=9.087 Pa) Q0排气量， m3/min;表 1 喷嘴系数表( 喷嘴直径 9.52mm)特性线ABCDEFGH喷嘴系数0.9570.9600.9640.9660.9680.9690.9700.972特性线IJKLMNOP喷嘴系数0.9740.9750.9760

15、.9770.9780.9790.9800.9812 电机输出功率的计算Ne 3 U I cos /1000 kW 式中U 电压， v;I 电流， A;cos 功率因数， cos =0.88 电机效率， =0.8823 轴功率 Nz 的计算Nz = Ne × c式中 c皮带效率， c=0.974理论绝热功率 Nad 的计算11N ad G1R1Tx1p2k1p1k k1k1160式中 R1吸气状态下的气体常数， kJ/kg · K；0.28698R11Ps11 0.378 1 s1P1式中 p s1吸气温度下的饱和水蒸汽压， pa；（可查化工原理 ） p1吸气压力， pa；

16、相对湿度Txl 吸气温度， K； p2排气压力， pa；k 气体绝热指数；空气 k = 1.4 G1压缩空气的质量流量， kg min；G1=Q0× a + G s式中 a吸气状态下的空气密度， kgm3；（可查化工原理 ）G s冷凝水量， kg min；1G s s1 P1 Q 0Ps1式中 s1吸气状态下的饱和水蒸汽密度， kgm3；（可查化工原理 ） Q0排气量， M3min；凝析系数P11 Ps1P2P2Ps 2P1l吸人空气的相对湿度Ps1吸气温度下的饱和水蒸汽压， pa ；Ps2喷嘴前温度下的饱和水蒸汽压， pa；5压缩机效率 （绝热轴效率 ）adNZad12Nad理论等

17、熵功率 kwNz 轴功率 kw ad压缩机等熵轴效率五、实验数据处理 1将实验数据填入表 2 室温 t 1 ( )当地大气压力 P1 ( 毫巴 )相对温度l ：表 2 实验数据纪录表序号吸气压 力(kPa)排气压 力(Mpa)吸气温 度()喷嘴前 温度 ()喷嘴前后压 差(kPa)电压(V)电流(A)123456789102按表 3 中计算公式计算各项数据并将结果填入表 3 内3用坐标纸绘制压缩机性能曲线横坐标压力比 ； 纵坐标排气量 Q0 、轴功率 NZ 、绝热轴效率 ad 表 3 实验数据整理表名称符号公式单位测量点数据吸气压力p1( 绝压大气压 )Pa13排气压力p2（绝压）Pa名义压力比p2 / p 1喷嘴前后压 力差pPa喷嘴前温度T1t + 273K吸气温度Txt + 273K实测排气量Q01129C d 02 Tx1P P0T1m3/min电压UV电流IA电机输出功率Ne3I ×U×cos ×kw压缩机轴功 率NZNe× c ( c= 0.97)kw喷嘴前温度 下饱和水蒸 汽压力ps2（可查化工原理Pa吸气温度下 饱和水蒸汽 压力ps1（可查化工原理Pa析水系数p11 p s1p 2p 2p s2p 1冷凝水量Gs1s1 p1 Q 0 ps1Kg/min进口气体质 量流量G