实验讲义化工原理文档格式.docx

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外径:

Do＝30mm

内径:

Di＝24.5mm

孔板流量计孔板内径:

do＝9.0mm

四、实验步骤

1.实验前的准备工作

（1）实验前应仔细调整示踪剂注入管4的位置，使其处于实验管道6的中心线上。

（2）向红墨水储瓶2中加入适量稀释过的红墨水，作为实验用的示踪剂。

（3）关闭流量调节阀7，打开进水阀3，使水充满水槽并有一定的溢流，以保证水槽内的液位恒定。

（4）排除红墨水注入管4中的气泡，使红墨水全部充满细管道中。

2.雷诺实验过程

（1）调节进水阀，维持尽可能小的溢流量。

轻轻打开阀门7，让水缓慢流过实验管道。

（2）缓慢且适量地打开红墨水流量调节阀，即可看到当前水流量下实验管内水的流动状况（层流流动如图1-2所示）。

用体积法（秒表计量时间、量筒测量出水体积）可测得水的流量并计算出雷诺准数。

因进水和溢流造成的震动，有时会使实验管道中的红墨水流束偏离管的中心线或发生不同程度的摆动；

此时,可暂时关闭进水阀3，过一会儿，即可看到红墨水流束会重新回到实验管道的中心线。

图1-2层流流动示意图

（3）逐步增大进水阀3和流量调节阀7的开度，在维持尽可能小的溢流量的情况下提高实验管道中的水流量，观察实验管道内水的流动状况（过渡流、湍流流动如图1-3所示）。

同时，用体积法测定流量并计算出雷诺准数。

图1-3过渡流、湍流流动示意图

3．流体在圆管内流动速度分布演示实验

首先将进口阀3打开，关闭流量调节阀7。

打开红墨水流量调节阀，使少量红墨水流入不流动的实验管入口端。

再突然打开流量调节阀7，在实验管路中可以清晰地看到红墨水流动所形成的，如图1-4所示的速度分布。

图1-4速度分布示意图

4.实验结束时的操作

（1）关闭红墨水流量调节阀，使红墨水停止流动。

（2）关闭进水阀3，使自来水停止流入水槽。

（3）待实验管道冲洗干净，水中的红色消失时,关闭流量调节阀7。

（4）若日后较长时间不用，请将装置内各处的存水放净。

五、注意事项

做层流流动时,为了使层流状况能较快地形成，而且能够保持稳定。

第一，水槽的溢流应尽可能的小。

因为溢流大时，上水的流量也大，上水和溢流两者造成的震动都比较大，影响实验结果。

第二，应尽量不要人为地使实验装置产生任何震动。

为减小震动，若条件允许，可对实验架进行固定。

实验二、流体流动阻力测定实验

⒈学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数λ的测定方法。

⒉掌握不同流量下摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系及其变化规律。

⒊学习压差传感器测量压差，流量计测量流量的方法。

⒋掌握对数坐标系的使用方法。

⒈测定既定管路内流体流动的摩擦阻力和直管摩擦系数λ。

⒉测定既定管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系曲线和关系式。

三、实验原理

流体在圆直管内流动时，由于流体的具有粘性和涡流的影响会产生摩擦阻力。

流体在管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。

hf=

=

λ=

Re=

式中：

管径，m；

直管阻力引起的压强降，Pa；

管长，m；

管内平均流速，m/s；

流体的密度，kg/m3；

流体的粘度，N·

s/m2。

摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。

在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。

若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。

所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u（流量V）之间的关系。

根据实验数据和式6-2可以计算出不同流速（流量V）下的直管摩擦系数λ，用式6-3计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。

四、实验流程及主要设备参数：

1.实验流程图:

见图2-1

水泵8将储水槽9中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力,或经7测量局部阻力后回到储水槽,水循环使用。

被测直管段流体流动阻力△p可根据其数值大小分别采用变送器18或空气—水倒置∪型管10来测量。

2．主要设备参数：

被测光滑直管段:

第一套管径d—0.01（m）管长L—1.6（m）材料:

不锈钢管

第二套管径d—0.095（m）管长L—1.6（m）材料:

被测粗糙直管段:

第二套管径d—0.0095（m）管长L—1.6（m）材料:

2.被测局部阻力直管段:

管径d—0.015（m）管长L—1.2（m）材料:

3.压力传感器:

型号:

LXWY测量范围:

200KPa

压力传感器与直流数字电压表连接方法见图2

4.直流数字压差表:

PZ139测量范围:

0～200KPa

5.离心泵:

WB70/055流量:

8（m3／h）扬程:

12（m）

电机功率:

550（W）

6.玻璃转子流量计:

型号测量范围精度

LZB—40100～1000（L／h）1.5

LZB—1010～100（L／h）2.5

图2-1

五、实验方法

1.向储水槽内注水,直到水满为止。

（有条件最好用蒸馏水,以保持流体清洁）

2.直流数字表的使用方法请详细阅读使用说明书。

3.大流量状态下的压差测量系统,应先接电予热10～15分钟,调好数字表的零点,方可启动泵做实验。

4.检查导压系统内有无气泡存在.

当流量为零时,若空气—水倒置∪型管内两液柱的高度差不为零,则说明系统内有气泡存在,需赶净气泡方可测取数据。

赶气泡的方法:

将流量调至最大,把所有的阀门全部打开，排出导压管内的气泡,直至排净为止。

5.测取数据的顺序可从大流量至小流量,反之也可,一般测15～20组数,建议当流量读数小于300L／h时,只用空气—水倒置∪型管测压差△P。

6.局部阻力测定时关闭阀门3和4，全开或半开阀门7，用倒置U型管关测量远端、近端压差并能测出局部阻力系数。

7.待数据测量完毕,关闭流量调节阀,切断电源。

六、实验注意事项：

1.利用压力传感器测大流量下△P时,应切断空气—水倒置∪型管闭阀门13、13’否则影响测量数值。

2.若较长时间内不做实验,放掉系统内及储水槽内的水。

3.在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。

4.较长时间未做实验,启动离心泵之前应先盘轴转动否则易烧坏电机。

七、数据处理：

（1）λ─Re的计算

在被测直管段的两取压口之间列柏努利方程式,可得:

△Pf＝△P

（1）

△PfLu2

hf＝───＝λ────

（2）

ρd2

2d△Pf

λ＝────（3）

Lρu2

duρ

Re＝───（4）

μ

符号意义:

d─管径（m）L─管长（m）u─流体流速（m／s）

△Pf─直管阻力引起的压降（N／m2）

ρ─流体密度（Kg／m3）μ─流体粘度（Pa.s）

λ─摩擦阻力系数Re─雷诺准数

测得一系列流量下的△Pf之后,根据实验数据和式

（1）,（3）计算出不同流速下的λ值。

用式（4）计算出Re值,从而整理出λ─Re之间的关系,在双对数坐标纸上绘出λ─Re曲线。

（2）.局部阻力的计算：

Hf局=ΔP局/ρ=（2ΔP近-ΔP远）/ρ=ξ×

（u2/2）

实验三、流量计性能测定实验

⒈了解几种常用流量计的构造、工作原理和主要特点。

⒉掌握流量计的标定方法。

⒊了解节流式流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律，流量系数C的确定方法。

⒋学习合理选择坐标系的方法。

⒈通过实验室实物和图像，了解孔板、文丘里及涡轮流量计的构造及工作原理。

⒉测定节流式流量计（孔板或文丘里）的流量标定曲线。

⒊测定节流式流量计的雷诺数Re和流量系数C的关系。

流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为：

式中：

被测流体（水）的体积流量，m3/s；

流量系数，无因次；

流量计节流孔截面积，m2；

流量计上、下游两取压口之间的压强差，Pa；

被测流体（水）的密度，kg／m3。

用涡轮流量计和转子流量计作为标准流量计来测量流量VS。

每一个流量在压差计上都有一对应的读数，将压差计读数△P和流量Vs绘制成一条曲线，即流量标定曲线。

同时用式6-8整理数据可进一步得到C—Re关系曲线。

四、主要设备参数：

1.设备参数

（1）.离心泵:

ＷＢ70/055转速ｎ＝2800转／分,

流量Ｑ＝20-120L／min,扬程Ｈ＝19-13.5ｍ

（2）.贮水槽:

550*400*450

（3）.试验管路:

内径d＝26.0ｍｍ

2.流量测量:

（1）.涡轮流量计：

φ25，最大流量10m3/h

（2）.孔板流量计：

孔板孔径φ15，（3）.文丘里流量计：

喉径φ15，

（4）.转子流量计：

LZB-25（0.25-2.5m3/h）（5）铜电阻温度计

（6）.差压变送器（0-200kPa）

五、实验流程：

实验流程示意图如下图：

用离心泵3将贮水槽8的水直接送到实验管路中,经涡轮流量计计量后分别进入到转子流量计、孔板流量计、文丘里流量计,最后返回贮水槽8。

测量孔板流量计时把9、11阀门打开；

10、12阀门关闭。

测量文丘里流量计时把9、10阀门打开；

11、12阀门关闭。

测量转子流量计时把12、10、11阀门打开；

9阀门关闭。

流量由调节阀10、11、12来调节水的流量。

温度由铜电阻温度计测量。

六、实验方法及步骤

1.启动离心泵前,关闭泵流量调节阀

2.启动离心泵。

3.按流量从小到大的顺序进行实验。

用流量调节阀调某一流量，待稳定后，读取涡轮频率数，并分别记录流量、压强差。

4.实验结束后,关闭泵出口流量调节阀9、12后,停泵。

七、注意事项：

阀门12在离心泵启动前应关闭，避免由于压力大将转子流量计的玻璃管打碎。

实验四、离心泵性能测定实验

一、实验目的：

1、熟悉离心泵的结构与操作方法，了解压力、流量的测量方法。

2、掌握离心泵特性曲线、管路特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解。

二、实验内容：

1、熟悉离心泵的结构与操作。

2、手动（或计算机自动采集数据和过程控制）测定某型号离心泵在一定转速下，Q（流量）与H（扬程）、N（轴功率）、η（效率）之间的特性曲线以及特定管路条件下的管路特性曲线。

三