文档介绍：流体力学综合实验
实验指导书
流体力学综合实验
一、实验目的
1)能进行光滑管、粗糙管、闸阀局部阻力测定实验,测出湍流区阻力系数与雷诺数关系曲线图;
2)能进行离心泵特性曲线测定实验,测出扬程、功率和效率与流量的关系曲线图;
3)学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法,使学生了解玻璃转子流量计、压力表、倒U型差压计以及相关仪表的原理和操作;
二、装置整体流程图:
1-水箱;2-进口压力表;3-双金属温度计;4-灌泵漏斗;5-出口压力表;6-玻璃转子流量计;7-局部阻力管;8-电气控制箱;9-局部阻力管上的闸阀V1;10-光滑管;11-倒U型差压计;12-均压环;13-粗糙管;14-管路选择球阀f1、f2、f3;15-出口流量调节闸阀V2
图1 实验装置流程示意图
离心泵特性测定实验
一、基本原理
离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一,其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率η与泵的流量Q之间的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂,不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线,只能依靠实验测定。
取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面,列机械能衡算方程:
(1-1)
由于两截面间的管长较短,通常可忽略阻力项,速度平方差也很小故可忽略,则有
(1-2)
式中: ,表示泵出口和进口间的位差,m;和
ρ——流体密度,kg/m3 ;
g——重力加速度 m/s2;
p1、p2——分别为泵进、出口的真空度和表压,Pa;
H1、H2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头,m;
u1、u2——分别为泵进、出口的流速,m/s;
z1、z2——分别为真空表、压力表的安装高度,m。
由上式可知,只要直接读出真空表和压力表上的数值,及两表的安装高度差,就可计算出泵的扬程。
(W) (1-3)
其中,N电为电功率表显示值,k代表电机传动效率,可取。
泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功率,轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功,两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。
泵的有效功率Ne可用下式计算:
(1-4)
故泵效率为(1-5)
泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是,实际上感应电动机在转矩改变时,其转速会有变化,这样随着流量Q的变化,多个实验点的转速n将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,须将实测数据换算为某一定转速n¢下(可取离心泵的额定转速2900rpm)的数据。换算关系如下:
流量(1-6)
扬程(1-7)
轴功率(1-8)
效率(1-9)
二、实验装置与流程
离心泵特性曲线测定装置流程图如下:
1-水箱;2-离心泵;3—进口压力表;4-双金属温度计;5-灌泵漏斗;6-出口压力表;7-玻璃转子流量计;8—电气控制箱;9-离心泵的管路(利用光滑管充当);10—光滑管管路球阀f2;11-出口流量调节闸阀V2;
图2-2 实验装置流程示意图
四、实验步骤及注意事项
:
(1)清理水箱中的杂质,然后加装实验用水。通过灌泵漏斗给离心泵灌水,直到排出泵内气体。
(2)检查各阀门开度和仪表自检情况,试开状态下检查电机和离心泵是否正常运转。开启离心泵之前先将出口流量调节闸阀V2关闭,当泵达到额定转速后方可逐步打开此出口阀。
(3)实验时,通过调节闸阀V2以增大流量,待各仪表读数显示稳定后,读取相应数据。离心泵特性实验主要获取实验数据为:流量Q、泵进口压力p1、泵出口压力p2、电机功率N电、泵转速n,及流体温度t和两测压点间高度差H0(H0=)。
(4)测取10组左右数据后,可以停泵,同时记录下设备的相关数据(如离心泵型号,额定流量、额定转速、扬程和功率等),停泵前先将出口阀关闭。
:
(1)一般每次实验前,均需对泵进行灌泵操作,以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养,防止叶轮被固体颗粒损坏。
(2)泵运转过程中,勿触碰泵主轴部分,因其高速转动,可能会缠绕并伤害身体接触部位。
(3)不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转,一般不超过三分钟,否则泵中液体循环温度升高,易生气泡,使泵抽空。
五、数据处理
(1)记录实验原始数据如下表1:
实验日期: 实验人员: 学号: 装置号:
离心泵型号= ,额定流量= ,额定扬程= ,额定功率=
泵进出口测压点高度差H0= ,流体温度t=
实验次数
流量Q
m3/h
泵进口压力p1