并聯(lián)管路特性及流量分配實(shí)驗(yàn)(總)

1、實(shí)驗(yàn)四 并聯(lián)管路特性及流量分配實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)類型: 綜合性實(shí)驗(yàn)學(xué) 時(shí)：2適用對(duì)象：熱能與動(dòng)力工程專業(yè)、建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解并聯(lián)管路特性及并聯(lián)管路中閥門(mén)開(kāi)度變化時(shí)的流量分配情況；2、掌握并聯(lián)管路特性曲線（hw-qV或Dpw-qV）的繪制方法，明確各支路存在流量偏差的原因。二、實(shí)驗(yàn)要求1、在并聯(lián)管路中，當(dāng)各支路流量控制球閥處于全開(kāi)時(shí)，繪制各支路的管路特性曲線和并聯(lián)管路特性曲線；計(jì)算采用不同方法測(cè)量總流量的相對(duì)誤差，分析各支路存在流量偏差的原因。2、將任意三條支路上的流量控制球閥完全關(guān)閉，繪制其余兩支路流量控制球閥處于兩種不同開(kāi)度時(shí)各支路的管路特性曲線和兩支路并聯(lián)管路特性曲線，分析管

2、路特性曲線在流量控制球閥處于不同閥門(mén)開(kāi)度時(shí)的變化趨勢(shì)及其原因；3、比較不同支路的阻力特性曲線，并分析存在差別的原因。三、實(shí)驗(yàn)原理1、并聯(lián)管路特點(diǎn)（1）并聯(lián)管路的流動(dòng)損失特性：并聯(lián)管路中各支路的流動(dòng)損失相等，即 hw= hwi （m） （4-1）（2）并聯(lián)管路的流量特性：并聯(lián)管路的總流量等于各支路的流量之和，即 （m3/s） （4-2）而對(duì)于每一支路，其能量損失可按串聯(lián)管路計(jì)算，故 (m) （4-3a）或者以壓強(qiáng)損失表示為， (Pa) （4-3b）以上公式即為并聯(lián)管路的水力計(jì)算式，利用這些公式，即可解決并聯(lián)管路中流量分配，水頭計(jì)算以及管徑選擇等問(wèn)題。2、參數(shù)測(cè)量在本實(shí)驗(yàn)中，并聯(lián)管路的總流量采用三

3、角堰流量計(jì)測(cè)量，按下式計(jì)算 （m3/s） （4-4）式中 qV并聯(lián)管路的總流量，m3/s；DH三角堰堰頂淹深，m；q 三角堰堰頂夾角，本實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，q=90。并聯(lián)管路中的各支路流量由渦輪流量計(jì)測(cè)定，各支路的流動(dòng)損失由差壓表測(cè)定。3、并聯(lián)管路特性曲線的繪制由式（4-3a）和式（4-3b）可知，流動(dòng)損失與體積流量的平方成正比，即管路流動(dòng)損失曲線為一條過(guò)原點(diǎn)的拋物線。根據(jù)所測(cè)不同流量下的壓差損失，可繪制出DpwqV曲線，如圖4-1所示的曲線或曲線。DpwqVIIIIIIqV1qV2qV2qV總qV1qV1qV2圖4-1 并聯(lián)管路特性曲線繪制示意圖根據(jù)并聯(lián)管路的流動(dòng)損失和流量特性式（4-1）和式（4-

4、2），在各支路流動(dòng)損失相等的條件下，將各支路的對(duì)應(yīng)流量相加，可得并聯(lián)管路的特性曲線，如圖4-1所示。圖中曲線I和II分別為支路1和支路2的流動(dòng)損失特性曲線，曲線III為曲線I和II并聯(lián)后的管路特性曲線。四、實(shí)驗(yàn)所需儀器、設(shè)備、材料（試劑）該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)用水循環(huán)系統(tǒng)（圖4-2）、并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（圖4-3）和三角堰流量測(cè)量系統(tǒng)（圖4-4）等組成。此外，實(shí)驗(yàn)所配儀器有渦輪流量計(jì)（LWGY-25）和差壓表（1201PG 040kPa）。實(shí)驗(yàn)用水循環(huán)系統(tǒng)如圖4-2所示，在實(shí)驗(yàn)室地下有一個(gè)容積為150m3的地下水庫(kù)，由水源泵組5將水庫(kù)中的水經(jīng)上水管2打入五樓恒位水箱1保持恒定水位。

5、恒位水箱中的水，一部分經(jīng)供水管3供實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)管道4和三角堰流量測(cè)量系統(tǒng)6后流回到地下水庫(kù)；另一部分則通過(guò)溢流管7進(jìn)入地下水庫(kù)，形成一個(gè)水循環(huán)系統(tǒng)。并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖4-3所示。從高位恒位水箱經(jīng)供水管引入并聯(lián)管路系統(tǒng)，經(jīng)五組并聯(lián)的實(shí)驗(yàn)管道，由排出管排入三角堰。每一實(shí)驗(yàn)支路上均裝有渦輪流量計(jì)3、流量控制球閥4和差壓表2。渦輪流量計(jì)用于測(cè)量分支管路流量，通過(guò)改變流量控制球閥開(kāi)度的大小來(lái)調(diào)節(jié)分支管路的流動(dòng)損失和流量。并聯(lián)管路流量控制總閥1用于調(diào)節(jié)進(jìn)入并聯(lián)管路系統(tǒng)的總流量，系統(tǒng)總流量采用三角堰流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。三角堰流量測(cè)量系統(tǒng)如圖4-4所示，該三角堰為直角堰，即=45。三

6、角堰流量測(cè)量水箱外側(cè)裝有連通玻璃管和標(biāo)尺，連通玻璃管內(nèi)的水位指示三角堰中的水位，水位高度變化可從標(biāo)尺上讀出，即DHHH0，稱為堰頂?shù)难蜕睢Ｆ渲蠬為某一測(cè)量工況下的連通玻璃管標(biāo)尺讀數(shù)，單位為mm；H0為堰頂水位起始值（如圖4-4所示），對(duì)于1實(shí)驗(yàn)臺(tái)H0153 mm，2實(shí)驗(yàn)臺(tái)H0=156mm，3實(shí)驗(yàn)臺(tái)H0=150 mm。按式（m3/s），即可求出體積流量值。1650012237地下水庫(kù)0.00564圖4-2 實(shí)驗(yàn)用水循環(huán)系統(tǒng)圖1恒位水箱；2上水管；3供水管；4實(shí)驗(yàn)管路；5水源泵組；6三角堰流量測(cè)量水箱；7溢流管。1qV 去三角堰恒位水箱來(lái)流qV 324圖4-3 并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)1

7、并聯(lián)管路流量控制總閥；2差壓表；3流量計(jì)；4支路流量控制球閥。連通玻璃管安裝位置34HmaxH側(cè)視圖主視圖H0Hq連通玻璃管及標(biāo)尺三角堰堰頂圖4-4 三角堰流量計(jì)示意圖實(shí)驗(yàn)中的管路系統(tǒng)基本參數(shù)如下：聯(lián)箱管路內(nèi)徑為50mm；實(shí)驗(yàn)管路采用GBT3091-2001 25（1）鍍鋅碳鋼管，壁厚d=4mm。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求、實(shí)驗(yàn)條件、方法及步驟本實(shí)驗(yàn)的先修實(shí)驗(yàn)課為管道沿程損失實(shí)驗(yàn)，即本實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在熟悉和掌握以下幾點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。 工業(yè)管道沿程損失系數(shù)的測(cè)定方法； 各種測(cè)量?jī)x表、設(shè)備測(cè)取有關(guān)數(shù)據(jù)的操作方法； 管路特性曲線的繪制方法； 并聯(lián)管路特性曲線的繪制方法。實(shí)驗(yàn)按以下步驟進(jìn)行 實(shí)驗(yàn)小組可由35人組成

8、，設(shè)實(shí)驗(yàn)組長(zhǎng)1名，做好分工，明確調(diào)節(jié)指令及信息反饋方式； 將各支路流量控制球閥4調(diào)整到全開(kāi)狀態(tài)，通過(guò)調(diào)節(jié)總管路上的流量控制閥1改變各支路流量（6次），將各支路的流量、流動(dòng)損失和三水堰水位等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表4-1中。計(jì)算三角堰所測(cè)流量與各支管流量和間的偏差值，在圖4-5、4-6中繪制各支路的管路特性曲線和并聯(lián)管路特性曲線； 關(guān)閉任意三支路上的流量控制球閥，使其余兩支路流量控制球閥處于兩種不同開(kāi)度（如1/2開(kāi)度和3/4開(kāi)度），通過(guò)調(diào)節(jié)總管路上的流量控制閥改變各支路流量（6次），將各支路的流量、流動(dòng)損失和三角堰水位等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在表4-2、表4-3中。在圖4-7中繪制某一支路流量控制球閥處于全開(kāi)、1

9、/2開(kāi)度和3/4開(kāi)度時(shí)管路特性曲線，并分析該曲線的變化規(guī)律，在圖4-8中繪制兩支路并聯(lián)后的管路特性曲線。六、思考題1、分析在相同流量下，支路并聯(lián)后流動(dòng)損失降低的原因。2、分析渦輪流量計(jì)所測(cè)并聯(lián)管路總流量和三角堰所測(cè)流量存在偏差的原因。附：并聯(lián)管路特性及流量分配實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)處理用表表4-1 支路15控制閥門(mén)全開(kāi)，調(diào)節(jié)總閥開(kāi)度改變流量 實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào)： 次數(shù)1支路2支路3支路4支路5支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對(duì)誤差Dpw1(kPa)qV1(m3/h)Dpw2(kPa)qV2(m3/h)Dpw3(kPa)qV3(m3/h)Dpw4(kPa)qV4(m3/h)Dpw5(kPa)qV5(m3

10、/h)H(mm)DH=H-H0(m)(m3/s)qV=SqVi(m3/s)%1324.87365.05386.23454.69493.87268.50.11850.00680.00690.94%2224.05264.23275.20323.87363.21259.00.10900.00550.00574.00%3133.12163.28144.00202.98222.47248.50.09850.00430.00443.28%264102.54112.66113.29132.42172.03241.30.09130.00350.00361.94%551.9471.9662.51101.8212

11、1.56232.70.08270.00280.00271.24%631.2051.1121.6351.1771.01218.80.06880.00170.00172.20%1）三角堰初始水位H0= 150 mm； 2）相對(duì)誤差 表4-2 任選 支路與 支路，將閥門(mén)開(kāi)度調(diào)至半開(kāi)狀態(tài)，調(diào)節(jié)總閥開(kāi)度改變各支路的流量 實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào) 次數(shù) 支路 支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對(duì)誤差Dpw1(kPa)qV1(m3/h)Dpw2(kPa)qV2(m3/h)H(mm)DH=H-H0(m)(m3/s)qV=SqVi(m3/s)%1423.71483.33223.80.07380.00210.00205.

12、59%2302.97332.64216.40.06640.00160.00162.03%3222.47242.16215.10.06510.00150.001315.04%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4-3 任選 支路與 支路，將閥門(mén)開(kāi)度調(diào)至3/4開(kāi)度位置，調(diào)節(jié)總閥開(kāi)度改變各支路的流量 實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào) 次數(shù) 支路 支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對(duì)誤差Dpw1(kPa)qV1

13、(m3/h)Dpw2(kPa)qV2(m3/h)H(mm)DH=H-H0 (m)(m3/s)qV=SqVi(m3/s)%1404.38494.68228.70.07870.00240.00253.46%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%