《流体输送综合实验》

1、、实验名称流体输送综合实验二、实验目的学习离心泵操作；学习直管阻力测定方法，计算出入、Re作出入一Re双对数曲线关系图计算出局部阻力系数；学习离心泵特性曲线的测定，画出HQ、NeQ、n Q三、实验原理(一)阻力直管阻力损失流体在圆形管流动时的阻力损失可用范宁公式计算：l u 2h =九-J / kg(1)f d 2式中：入摩擦系数l直管长md管内径mu管内流速m/s，由下式计算：u = V /(3600 x 0.785d 2) m / s (2)V流量mh，由孔板流量计测定直管阻力损失由图2-2-1-1 (a)装置测定，原理如下：在截面AA及BB之间列出柏努利方程：gZAugZA+ r +2因

2、是同内径的水平管段，故Z = Z ,u = u，上式移项整理得:A B A Bh 二 Pa _ Pb J / kg fP在图2-2-1-1 (a)所示的U形压差计内00截面列能量方程：p + gmp + gRp 二 p + g (m + R) pBs A图 2-2-1-1 直管阻力测定整理上式得：p p = gR(p - p)N/m2(4)A B S将上式( 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压差读数CCl, m4p s=1590kg/m3CCl 的密度4p水的密度kg/m3,由水温查表得(6)若用图2-2-1-1 (b)的

3、Q压差计测压降(本实验室采用)，则由式(3)得:(6)h 二 b = gRJ /kg fpB或 h = R mH Of p g2式中：R。压差计读数mH2O将式( 5)或式(4)之值入( 1)中，移项整理得摩擦系数计算值。/ l u 2X = h / -f d 2雷诺数 Re 按下式计算：(9)仆dup(9)Re =式中：p 水的粘度Pas，由水温查表得其余符号同上。2、局部阻力损失克服局部阻力引起能量损失常用下式表示：10)式中：u流体在管中的流速m/sE 局部阻力系数如图2-2-1-2(a)所示，根据柏努利方程推导出流体流过90弯头局部阻力的计算 式为：h f = gR J / kg 如图

4、2-2-l-2(b)所示，流体流过闸阀时的局部阻力的计算式经推导也与上式相 同。式中：g=9.8N/kg重力加速度R。型压差计读数mH2)图 2-2-1-2（a）局部阻力（90弯头）测定图 2-2-1-2（b） 局部阻力（闸阀）测定所以阻力系数由上式（10）可求：u2C = h /（11）f2（二）、离心泵特性曲线测定 离心泵的特性曲线是指在一定转速下，流量与压头、流量与轴功率、流量 与总效率之间的变化关系，由于流体在泵内运动的复杂性，泵的特性曲线只能用实 验的方法来测定。泵的性能与管路的布局无关，前者在一定转速下是固定的，后者总是安装在一 定的管路上工作，泵所提供的压头与流量必须与管路所需的

5、压头与流量一致，为此 目的，人们是用管路的特性去选择适用的泵。管路特性曲线与泵特性曲线的交点叫 工作点，现测定离心泵性能是用改变管路特性曲线（即改变工作点）的方法而获得。改变管路特性曲线最简单的手段是调节管路上的流量控制阀，流量改变，管路特性 曲线即变，用改变泵特性曲线的办法（改变泵转速或把叶轮削小可实现）去改变工 作点，在理论上是讲得通，但生产实际不能应用（为什么？）。1、流量Q的测定本实验室甲乙二套泵的流量用孔板流量计测定，第三四套用文氏流量计测定， 五、六套用涡轮流量计测定，由流量计的压差计读数去查流量曲线或公式计算即得 流量 Qm3/h。2、泵压头（扬程）H的测定以离心泵吸入口中心线水

6、平为基准面。并顺着流向，以泵吸入管安装真空表处 管截面为1 截面，以泵压出管安装压力表处管截面为2截面，在两截面之间列柏努 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）两测压截面之间的垂直距离，约0.1mp11截面处的真空度MPap22截面处的表压强MPaP水的密度，以1000kg/m3 计算g=9.8N/kg重力加速度3、轴功率N的测定e轴功率为水泵运转时泵所耗功率，测电机功率，再乘上电机效率和传动效率而得：n 二 n n n kw（2）e 电 电 传式中：N宀输入给电动机的功率kw，用功率表测定电n 电机

7、效率，可查电机手册，现使用以下近似值：电2.8kw以上电动机：n =0.9电2.0kw以下电动机：n =0.75电n 传动效率，本机用联轴节，其值: 传n =0.98传4、水泵总效率n的计算:3)一 36001 % 1%3)ekgm式中：102KW与的换算因数；其余符号同上s四、设备流程图Dg5sh 5L 1=2mDg5 、Dg5 、 6T 11、水箱 2、水泵 3、灌水排气阀4、直管阻力控制阀 5、直管实验段6、局部阻力控制阀7、闸阀8、孔板流量计9、排空气阀图 2-2-1-3 管道阻力实验装置AB1、水箱 2、底阀 AB1、水箱 2、底阀 3、离心泵 4、联轴接 5、电动机 6、调节阀 7

8、、真空表 R8、压力表 9、功率表 10、流量计 11、灌水阀图 2-2-3-2 离心泵实验装置图五、实验方法一）、阻力1、检查转动联轴器是否灵活，关闭水箱处底阀，打开控制阀4 或 6，打开灌水阀 3 灌水入泵排除空气，灌水阀 3 出口处有水连续溢流后，关闭灌水阀 3。关控制 阀 4 和 6 ，接通电源启动泵，若见泵运转不正常即断电检查。泵启动运转后，将水 箱处底阀全开。2、排除系统中空气，把分路控制阀 4、6，把全部测压旋塞打开，有水连续排 出水箱后，关控制阀4、6。观察各压差计的读数是否稳定，若全部不稳定，应继续 排气，方法可把水流量开大一些。若个别压差不稳定，则采取个别排气措施，但必 须

9、在小流量下进行，否则会冲跑指示液。若压差计全部稳定，说明空气已排完，关 闭系统全部阀门、旋塞。作好测数据准备。3、测取数据：岗位分工好后先测直管阻力。打开旋塞A、B,打开阀4,把阀4慢慢由小调至大观察AB的压差及流量计压差变化，确定AB段压差的最大量程， 然后在最大量程范围内，测量由大至小最少测取 8 个数据，同时记录孔板流量计压 差读数，查取流量，读数毕，关闭阀4 和旋塞 A、B。4、测定局部阻力：检查阀4 是否关闭，打开阀6，把阀6 慢慢由小调至大观察 流体流过全开截止阀时压差计及流量计压差变化，确定截止阀压差计的最大量程， 然后在最大量程范围内，测量由大至小测取 4 个数据，同时记录孔板

10、流量计压差读 数，查取流量，实验完成后关闭阀 6，停水泵，测取水温。 注：如没有流量与孔板流量计压差读数关联式，则请按流量计校核方法测取。 （二）、离心泵特性曲线1、用手搬动联轴器 4，看泵轴转动是否灵活，否则检查修理。2、关闭水泵底阀 2，打开调节阀 6，打开灌水阀 11 向泵内灌水排气，至灌水 阀出口处有水溢出为止。关闭灌水阀 11。3、合上功率表短路开关，关闭调节阀6，启动离心泵，全开底阀 2。4、待泵转动正常后，将调节阀6慢慢打开到最大，同时观察流量计中U形压 差计的读数量程，在零至最大量程之间确定 810 次读数及每次读数的间隔量程。5、拉下功率表短路开关，流量变化由大至零，按拟好的

11、方案调节，每次要记 录流量计压差、真空表、压力表、功率表的读数（注意：要记录流量为零时的各仪 表读数）。6、实验完毕后停泵顺序：合上功率表短路开关关调节阀停泵。 七、数据处理表及图：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双对数入一 F双对数入一 FNn mnnn FU. IUUUUa10000.00 1000(花关系曲线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双对数入一Re关系曲线图数据处理示例已知：d=40mm l=2mt=25C查表得25C时水的密度为p =996kg/m3，黏度系数为=0.82MPas1双对数入一Re关系曲线图数据处理示例已知：d=40mm l=2mt=25C查表得25C时水的密度为p

15、 =996kg/m3，黏度系数为=0.82MPas。以第 1 组数据为例计算，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同理可计算出其它组的数据，结果如表 2。扬程、功率、效率图数据处理示例 处理步骤；(以第一组为例)H

16、 = P 2 P 1+ H 二231.1 (5.1) /9.81p +0.15P g0查表得 t =20C时，p =998.2kg/m311t = 20C 时，p =995.7kg/m322贝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)电 电 电若实验时的转速与指定转速(n=2850 r/min )有差异时，应将实验结果换算为指定转速的数据，如表 42 所示。九、讨论：1、试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？ 答：减小泵的启动功率，从而达到保