并联管路特性及流量分配实验

1、实验四并联管路特性及流量分配实验实验类型：综合性实验学时：2适用对象：热能与动力工程专业、建筑环境与设备工程专业、实验目的1、了解并联管路特性及并联管路中阀门开度变化时的流量分配情况；2、 掌握并联管路特性曲线hw-qv或pw-qv的绘制方法，明确各支路存在流量偏差的原因、实验要求1、在并联管路中，当各支路流量控制球阀处于全开时，绘制各支路的管路特性曲线和并联管路特性曲线；计算采用不同方法测量总流量的相对误差，分析各支路存在流量偏差的2、 将任意三条支路上的流量控制球阀完全关闭，绘制其余两支路流量控制球阀处于两种不同开度时各支路的管路特性曲线和两支路并联管路特性曲线，分析管路特性曲线在流量 控

2、制球阀处于不同阀门开度时的变化趋势及其原因；3、比拟不同支路的阻力特性曲线，并分析存在差异的原因。三、实验原理1、并联管路特点1并联管路的流动损失特性：并联管路中各支路的流动损失相等，即hw= hwi m 4 12 并联管路的流量特性：并联管路的总流量等于各支路的流量之和，即n qvqvim3/s4 2i 1M2N x j1 jdjjhwik1 k2g Kqvi m4 3a而对于每一支路，其能量损失可按串联管路计算，故'2pwighwiki qViPa4 3b或者以压强损失表示为，以上公式即为并联管路的水力计算式，禾U用这些公式，即可解决并联管路中流量分配，水头计算以及管径选择等问题。

3、2、参数测量(4 4)5qv 1.4 H 2tg - m3/s式中 qv 并联管路的总流量，m3/s ；H 三角堰堰顶淹深，m ;三角堰堰顶夹角，本实验设备中，=90。并联管路中的各支路流量 qw由涡轮流量计测定，各支路的流动损失由差压表测定。3、并联管路特性曲线的绘制由式4 3a 和式4 3b 可知，流动损失与体积流量的平方成正比，即管路流动损失 曲线为一条过原点的抛物线。根据所测不同流量下的压差损失，可绘制出Pw qv曲线，如图4 1所示的曲线I或曲线n。根据并联管路的流动损失和流量特性式4 1 和式4 2,在各支路流动损失相等的条件下，将各支路的对应流量相加，可得并联管路的特性曲线，如图

4、41所示。图中曲线和 分别为支路1和支路2的流动损失特性曲线，曲线III为曲线 和 并联后的管路特性曲线。图41并联管路特性曲线绘制示意图四、实验所需仪器、设备、材料试剂该实验系统包括实验用水循环系统图4 2 、并联管路特性及流量分配综合实验系统图4 3 和三角堰流量测量系统图4 4等组成。此外，实验所配仪器有涡轮流量计LWGY-25 和差压表1201PG 040kPa 。实验用水循环系统如图 4 2所示，在实验室地下有一个容积为 150m3的地下水库，由水 源泵组5 将水库中的水经上水管 2打入五楼恒位水箱1保持恒定水位。恒位水箱中的水，一 局部经供水管3供 实验系统使用，经过实验管道 4和

5、三角堰流量测量系统 6后流回到地下水 库；另一局部那么通过溢流管7进入地下水库，形成一个水循环系统。并联管路特性及流量分配综合实验系统如图4 3所示。从高位恒位水箱经供水管引入并联管路系统，经五组并联的实验管道，由排出管排入三角堰。每一实验支路上均装有涡轮流量计3、流量控制球阀4和差压表2。涡轮流量计用于测量分支管路流量，通过改变流量控制球阀开度的大小来调节分支管路的流动损失和流量。并联管路流量控制总阀1用于调节进入并联管路系统的总流量，系统总流量采用三角堰流量计进行测量三角堰流量测量系统如图 4 4 所示，该三角堰为直角堰，即 =45 。三角堰流量测量2 水箱外侧装有连通玻璃管和标尺， 连通

6、玻璃管的水位指示三角堰中的水位， 水位高度变化可 从标尺上读出，即 H = H H。,称为堰顶的淹深。其中 H为某一测量工况下的连通玻璃管 标尺读数， 单位为mm ; Ho为堰顶水位起始值如图 4 4所示，对于1 #实验台Ho= 153mm , 2 # 实验台 Ho=156mm , 3 # 实验台 Ho=15O mm。按式 qv 1.4 H 2tg ( m3/s),即2i可求出体积流量qv值。16500*地下水库图42实验用水循环系统图1 恒位水箱；2 上水管；3供水管；4实验管路；5水源泵组；6三角堰流量测量水箱；7溢流管。 恒位水箱来流图43并联管路特性及流量分配综合实验系统测视图图44三

7、角堰流量计示意图R|UJrLE-E_l!l-llnh_IE-IE_r_OH实验中的管路系统根本参数如下：联箱管路径为 50mm ;实验管路采用 GBT3091 -2001 25 1镀锌碳钢管，壁厚=4mm。五、实验预习要求、实验条件、方法及步骤本实验的先修实验课为?管道沿程损失实验?，即本实验要求学生在熟悉和掌握以下几点的根底上进行。 工业管道沿程损失系数的测定方法； 各种测量仪表、设备测取有关数据的操作方法； 管路特性曲线的绘制方法； 并联管路特性曲线的绘制方法。实验按以下步骤进行 实验小组可由35人组成，设实验组长 1名，做好分工，明确调节指令及信息反应方式； 将各支路流量控制球阀 4调整

8、到全开状态，通过调节总管路上的流量控制阀1改变各支路流量6次，将各支路的流量、流动损失和三水堰水位等实验数据记录在表4 1中。计算三角堰所测流量与各支管流量和间的偏差值，在图45、46中绘制各支路的管路特性曲线和并联管路特性曲线； 关闭任意三支路上的流量控制球阀，使其余两支路流量控制球阀处于两种不同开度如 1/2开度和3/4开度，通过调节总管路上的流量控制阀改变各支路流量6次，将各支路的流量、流动损失和三角堰水位等实验数据记录在表4 2、表43中。在图4 7中绘制某一支路流量控制球阀处于全开、1/2开度和3/4开度时管路特性曲线，并分析该曲线的变化规律，在图48中绘制两支路并联后的管路特性曲线

9、。六、思考题1、分析在相同流量下，支路并联后流动损失降低的原因。2、分析涡轮流量计所测并联管路总流量和三角堰所测流量存在偏差的原因附：?并联管路特性及流量分配实验?结果与数据处理用表26次数1 #支路2 #支路3#支路4 #支路5#支路三角堰水位堰顶淹深三角堰流量总流量相对误差pw1(kPa)qv1(m3/h)pw2(kPa)qV2(m3/h)pw3(kPa)qV3(m3/h)pw4(kPa)qV4(m3/h)pw5(kPa)qV5(m3/h)H(mm)H=H H 0(m)Ov(m3/s)qv= 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 #? 5#控制阀门全幵，调节总阀幵度改变流量实验台编号：#Ov qv1 )三角堰初始水位 Ho= 150 mm ;2 )相对误差d100qv%次数#支路#支路三角堰水位堰顶淹深三角堰流量总流量相对误差pw1(kPa)qv1(m3/h)pw2(kPa)qv2(m3/h)H(mm)H=H H 0(m)qv(m 3/s)qv= q vi (m3/s)%1423.71483.33223.80.07380.00210.00205.59%2302.97332.64216.40.06640.00160.00162.03%3222.47242.16215.10.06510.

12、00150.001315.04%4152.14181.83206.80.05680.00110.00112.44%5111.74131.43203.70.05370.00090.00095.88%681.39101.06197.30.04730.00070.00070.10%表4 2任选#支路与#支路，将阀门幵度调至半幵状态，调节总阀幵度改变各支路的流量实验台编号#次数#支路#支路三角堰水位堰顶淹深三角堰流量总流量相对误差pw1(kPa)qv1(m 3/h)pw2(kPa)qv2(m 3/h)H(mm)H=H H 0(m)qv(m3/s)qv= q vi (m 3/s)%1404.38494.

13、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%630.9050.69197.30.04730.00070.000435.16%压差-流量流量圧差-流量4000035000300000°20000出15000100005000c=1J l! IB1;111F7134TUI_Ji J _ F=!一一二三二三三I二目一口0.000000.000200.000400.000600.000600 001000.001200.001400.00 60tj/ -4- 心亠十OMU.H- S5 O-3LT?电占c5«nuo-ISOTQ.Au.o300支斗开 支踰3/4n* n*00rtu4 fL o a?coc5