流體力學綜合實驗報告(DOC)

1、流體力學-離心泵性能的測定一. 實驗目的1. 熟悉離心泵的構(gòu)造和操作。2. 測定離心泵在一定轉(zhuǎn)速下的特性曲線。二. 基本原理離心泵的主要性能參數(shù)有流量Q壓頭H、效率 和軸功率Na,通過實驗測出在一定的轉(zhuǎn)速下H-Q Na-Q及-Q之間的關系，并以曲線表示，該曲線稱為離心泵的特性曲線。特 性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用離心泵的重要依據(jù)。1. 流量Q的測定在一定轉(zhuǎn)速下，用出口閥調(diào)節(jié)離心泵的流量Q用渦輪流量計計量離心3泵的流量Q（ m/h ）2. 壓頭H的測定 離心泵的壓頭是指泵對單位重量的流體所提供的有效能量，其單位為m。在進口真空表和出口壓力表兩測壓點截面間列機械能衡算式得2 2H=旦-旦 h

2、 出 比（m液柱）電 Pg2g式中：Pi泵進口處真空表讀數(shù)（負值），Pa ;P2 泵出口處壓力表讀數(shù),Pa ;h壓力表和真空表兩測壓截面間的垂直距離，m ；Ui吸入管內(nèi)水的流速，m/s ;U2壓出管內(nèi)水的流速，m/s ;g重力加速度，m/s 2。3. 軸功率Na的測定離心泵的軸功率是泵軸所需的功率，也就是電動機傳給泵軸的功率。在本實驗中不直接測量軸功率，而是用三相功率表測量電機的輸入功率，再由下式求得軸功率Na 二 N 電傳（2）式中：N 電動機的輸入功率，kW電電動機的效率，由電機樣本查得 傳一一傳動效率，聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接傳=14.離心泵的效率泵的效率為有效功率與軸功率之比Ne式中:NeNaNe泵

3、的有效功率，kW ;軸功率，kW。用kW來計量，則：QHe ' 9.81 _ QHe '1000 102QHe'102Na式中：Q 泵的流量，m 3/s ;H e泵的壓頭，m ;:-水的密度，kg/m ;g重力加速度，m/s。e=QH e 勺5.轉(zhuǎn)速改變時的換算12如果實驗時轉(zhuǎn)速與指定轉(zhuǎn)速有差異，應將實驗結(jié)特性曲線是某指定轉(zhuǎn)速下的特性曲線, 果換算為指定轉(zhuǎn)速下的數(shù)值：泵的特性曲線是在定轉(zhuǎn)速下的實驗測定所得。但是，實際上感應電動機在轉(zhuǎn)矩改變時，其轉(zhuǎn)速會有變化，這樣隨著流量Q1勺變化，多個實驗點的轉(zhuǎn)速n將有所差異，因此在繪制特性 曲線之前，須將實測數(shù)據(jù)換算為某一定轉(zhuǎn)速n&#

4、39;下（可取離心泵的額定轉(zhuǎn)速 2900rpm）的數(shù)據(jù)。換算關系如下：Qi =Q（巴）；H H（n1）2 ； NN（n1）3nnn三. 實驗裝置流程和主要設備1. 實驗裝置流程離心泵性能測定實驗裝置的流程如下圖所示。"* llliPt1 T !1十1 TrU：洛衛(wèi)一51離心泵；2進口壓力變送器；3鉑熱電阻（測量水溫）；4 出口壓力變送 器；5電 氣儀表控制箱；6 均壓環(huán)；7粗糙管；8 光滑管（離心泵實驗中 充當離心泵管路）；9 局部阻力管；10 管路選擇球閥；11渦輪流量計；12 局部阻力管上的閘閥；13電 動調(diào)節(jié)閥；14 差壓變送器；15水箱圖1實驗裝置流程示意圖（二）注意事項：（

5、 1）一般每次實驗前，均需對泵進行灌泵操作，以防止離心泵氣縛。流體力學綜合實驗裝置 （LB201D 實驗指導書同時注意定期對泵進行保養(yǎng)，防止葉輪被固四實驗步驟1 實驗準備：（ 1 ）實驗用水準備：清洗水箱，并加裝實驗用水。（ 2 ）離心泵排氣：通過灌泵漏斗給離心泵灌水，排出泵內(nèi)氣體。2、開始實驗：（ 1 ）儀表自檢情況，打開泵進口閥，關閉泵出口閥，試開離心泵，檢查電機運轉(zhuǎn)時聲音是否正常，離心泵運轉(zhuǎn)的方向是否正確。（ 2 ）開啟離心泵，當泵的轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速后，打開出口閥。（3）實驗時，通過組態(tài)軟件或儀表逐漸改變出口流量調(diào)節(jié)閥的開度，使泵出口流量從1000L/h 逐漸增大到 4000L/h ，每

6、次增加 500L/h 。在每一個流量下， 待系統(tǒng)穩(wěn)定流 動 5 分 鐘后，讀取相應數(shù)據(jù)。離心泵特性實驗主要需獲取的實驗數(shù)據(jù)為：流量Q泵進口壓力 小、泵出口壓力p»電機功率N電、泵轉(zhuǎn)速n,及流體溫度t和兩測壓點間高度差 耳侃=0.1m）。（4）實驗結(jié)束，先關閉出口流量調(diào)節(jié)閥，再停泵。然后記錄下離心泵的型號，額定流量、 額定轉(zhuǎn)速、揚程和功率等。體顆粒損壞。（ 2）泵運轉(zhuǎn)過程中,勿觸碰泵主軸部分, 因其高速轉(zhuǎn)動, 可能會纏繞并傷害身體接觸部位。（3）不要在出口閥關閉狀態(tài)下長時間使泵運轉(zhuǎn),一般不超過三分鐘,否則泵中液體循環(huán)溫 度升高,易生氣泡,使泵抽空。五實驗數(shù)據(jù)記錄與處理1. 預習教材中離

7、心泵的有關內(nèi)容。2. 搞清實驗裝置的流程、設備、儀表和操作方法,確定需查找的各種參數(shù)、需測的各 種參數(shù)和測取手段。3. 繪出泵的特性曲線。流量離心泵特性曲線測定記錄表泵轉(zhuǎn)速nQ ( m進 口 p 1電 機 功 率 N實驗次數(shù)3/h)（ kpa）出口 p（2 kpa ）（ kw）( r/m )10.75-3.8224.60.498286021.17-4219.80.509286031.53-4.2215.50.526286042.05-4.5208.80.558286052.5-4.9201.30.587286062.96-5.4191.80.614286073.53-6.11770.64286

8、0軸功率實驗次數(shù)流量 Q（ m 3/h ）揚程 H（ m）N(kw)泵效率 %h10.7523.35632710.473110.0612978221.1722.90142660.4835515.0573363731.5322.49763860.499718.7180308242.0521.8730450.530122.9851023952.521.17893840.5576525.8002331262.9620.29673820.583327.9876945373.5318.90852510.60829.83114492曲線：0.?0.六.結(jié)果討論與分析6.1離心泵在啟動時要關閉出口閥的原因是

9、防止空氣進入泵體，導致水抽上離心泵。每次實 驗前，均需對泵進行灌泵操作，以防止離心泵氣縛。 不能在出口閥關閉狀態(tài)下長時間使泵運轉(zhuǎn)，一般不超過三分鐘，否則泵中液體循環(huán)溫度升高，易生氣泡，使泵抽空。6.2離心泵在固定的轉(zhuǎn)速下?lián)P程是固定的，可調(diào)節(jié)出口閥來調(diào)節(jié)導流面積，簡單易行。6.3泵啟動后，出口閥如果不開，壓力表讀數(shù)并不會逐漸上升，在上升到一定程度之后就會 達到平衡點不再上升。6.4根據(jù)圖中最高效率的曲線的點僅為29%。離心泵特性曲線圖中效率并沒有書中所述的最高點，而是呈現(xiàn)一種上升趨勢，最高效率僅為泵的29%可能因為選取的數(shù)據(jù)點不足而導致曲線無法完全呈現(xiàn)。流體流動阻力測定實驗(1)(2)(3).實

10、驗目的辨別組成管路的各種管件、閥門，并了解其作用。 測定流體在圓形直管內(nèi)流動時摩擦系數(shù) 測定流體流經(jīng)閘閥時的局部阻力系數(shù)入與雷諾數(shù)Re的關系。(1)基本原理直管阻力摩擦系數(shù) 入的測定流體在水平等徑直管中穩(wěn)定流動時,P阻力損失為:hf. 2pi - p2l U=丸Pd 2則直管阻力摩擦系數(shù)可寫成:Redu£雷諾準數(shù)Re的定義是：64扎=層流時： 湍流時： 完全湍流時: 上式中Re入是雷諾準數(shù) Re和相對粗糙度（& /d ）的函數(shù)。入只是相對粗糙度（s /d ）的函數(shù)。d :直管內(nèi)徑，mPf:流體在I米直管內(nèi)流動時由于流動阻力而產(chǎn)生的壓降，Pa；hf :單位質(zhì)量流體流經(jīng)I米直管時

11、產(chǎn)生的流動阻力，J/kg ;:流體密度，kg/m3;:直管長度，m;:流體在管內(nèi)流動的平均流速，m/s;:流體粘度，Pas。其中丨、d為裝置參數(shù),p、卩通過測定流體溫度，再查有關手冊而得，u通過測定流體流量，再由管徑計算得到。本裝置采用渦輪流量計測流量V （m/h ）,則Vu 2900 二 dp f采用倒置U型管液柱壓差計和差壓變送器測量。（2）局部阻力系數(shù)的測定根據(jù)阻力系數(shù)法，流體通過某一管件或閥門時的機械能損失可表示為流體在管內(nèi)流動 時平均動能的某一倍數(shù)，即：hf亠弓故式中 ：局部阻力系數(shù)，無因次；：局部阻力引起的壓降,2 PfPa （本裝置中，所測得的壓降應扣除兩測壓口間直管 段的壓降后

12、才是閘閥局部阻力引起的壓降，直管段的壓降由直管阻力實驗結(jié)果求?。┤?實驗裝置與流程1離心泵；2進口壓力變送器；3鉑熱電阻（測量水溫）； 4出口壓力變送器；5電 氣儀表控制箱；6 均壓環(huán)；7粗糙管；8 光滑管（離心泵實驗中充當離心泵管路）；9局部阻力管；10 管路選擇球閥；11 渦輪流量計；12 局部阻力管上的閘閥；13電動 調(diào)節(jié)閥；14差壓變送器；15 水箱圖1實驗裝置流程示意圖2.實驗流程實驗對象部分是由貯水箱，離心泵，不同管徑、材質(zhì)的水管，各種閥門、管件，渦輪 流量計和倒U型壓差計等所組成的。管路部分有三段并聯(lián)的長直管，分別為用于測定局部阻 力系數(shù)，光滑管直管阻力系數(shù)和粗糙管直管阻力系數(shù)。

13、測定局部阻力部分使用不銹鋼管，其上裝有待測管件（閘閥）；光滑管直管阻力的測定同樣使用內(nèi)壁光滑的不銹鋼管，而粗糙管直管阻力的測定對象為管道內(nèi)壁較粗糙的鍍鋅管。水的流量使用渦輪流量計測量，管路和管件的阻力采用差壓變送器將差壓信號傳遞給 無紙記錄儀。3裝置參數(shù)裝置1名稱材質(zhì)管內(nèi)徑mm）測量段長度（cm）管路號管內(nèi)徑局部阻力閘閥1A20.095光滑管不銹鋼管1B20.0100粗糙管鍍鋅鐵管1C21.0100四. 實驗步驟1 泵啟動：首先對水箱進行灌水，然后關閉出口閥，打開總電源和儀表開關，啟動水泵， 彳寺電機轉(zhuǎn)動平穩(wěn)后，把出口閥緩緩開到最大。2.實驗管路選擇：選擇實驗管路，把對應的進口閥打開，并在出口

14、閥最大開度下，保持全 流量流動5 10min。流體力學綜合實驗裝置（LB201D）實驗指導書33流量調(diào)節(jié)：通過離心泵變頻器調(diào)節(jié)管路流量，讓流量從1到4m/h范圍內(nèi)變化，建議每次3實驗變化 0.5m/h 左右。每次改變流量，待流動達到穩(wěn)定后，記下對應的壓差值；自控狀態(tài)， 流量控制界面設定流量值或設定電動調(diào)節(jié)閥開度，待流量穩(wěn)定記錄相關數(shù)據(jù)即可。4 計算：裝置確定時，根據(jù) P和u的實驗測定值，可計算 入和E,在等溫條件下，雷諾數(shù) Re=dup /卩=Au,其中A為常數(shù)，因此只要調(diào)節(jié)管路流量，即可得到一系列入Re的實驗點,從而繪出入Re曲線。5實驗結(jié)束：關閉出口閥，關閉水泵和儀表電源，清理裝置。五.

15、實驗數(shù)據(jù)記錄流量 Q(m管壓降管路類型實驗次數(shù)3/h )流速 v(m/s)( kpa )雷諾數(shù) Re溫度 t(c)光滑管110.88464260.4117573.1392622.6光滑管21.51.326963910.8126359.7088922.7光滑管321.769285211.3435146.2785222.7光滑管42.52.211606511.9843932.8481422.7光滑管532.653927812.7552719.4177722.7光滑管63.513.105095543.6161681.7187922.8光滑管74.023.556263274.6270644.01982

16、22.9光滑管84.483.963198875.5578727.6638723.1光滑管94.774.219745226.3483823.8742623.3流量 Q(m管壓降管路類型實驗次數(shù)3/h )流速 v(m/s)( kpa )雷諾數(shù) Re溫度 t(c)粗糙管12.011.612817812.1337319.7130523.6粗糙管22.52.00599233.2546417.5535423.6粗糙管32.992.399166794.6155515.3940423.6粗糙管43.492.800365256.2464798.9047523.6粗糙管54.013.217611658.18744

17、53.7558823.7粗糙管64.513.6188101110.3783737.2665923.7粗糙管74.833.8755771211.989678.7134524.6流量 Q(m管壓降管路類型實驗次數(shù)3/h )流速 v(m/s)( kpa )雷諾數(shù) Re溫度 t(c)局部阻管121.769285211.8238951.6447524.7局部阻管22.52.211606512.748689.5559425局部阻管32.992.645081393.7958232.708924.9局部阻管43.493.087402695.0767970.6200924.7局部阻管543.538570426.

18、5377903.289524.9局部阻管64.53.980891728.1887641.2006924.7局部阻管74.924.352441619.7995821.0460924.8六. 實驗結(jié)果1 根據(jù)粗糙管實驗結(jié)果，在雙對數(shù)坐標紙上標繪出入Re曲線，對照化工原理教上有關曲線圖，即可估算出該管的相對粗糙度和絕對粗糙度。列出入R«入0.0344890.0340170.0337320.0335140.0332780.0333510.033369雷諾數(shù)Re373194641755515.1564798.974453.783737.2689678.7雷諾數(shù)< 系列1對數(shù)（系列1）對照書上圖得相對粗糙度為0.007 絕對粗糙度為=0.0001472 根據(jù)光滑管實驗結(jié)果，對照柏拉修斯方程，計算其誤差 入2入=入2-入1相對誤