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21
局部阻力
截止阀
截止阀两端直管(光滑管)
680
闸阀
闸阀两端直管(粗糙管)
660
三、基本原理
1.流量计校核
通过计时称重对涡轮流量计读数进行校核。
2.雷诺数求解
式中:
----流体流量,
3.直管阻力摩擦系数
的测定
流体水平等径直管中稳定流动时,阻力损失为:
即
----直管长度为
的压降,
4.局部阻力系数
阻力系数法:
流体通过某一管件(阀门)时的机械能损失可表示为流体在管径内流动时平均动能的某一倍数,即:
----局部阻力压力降,
局部阻力压力降的测量方法:
测量管件及管件两端直管(总长度为
)总的压降为
,减去其直管段的压降,该直管段的压降可由直管阻力
(长度为
)实验结果求取,即
四、实验步骤
1)离心泵灌水,关闭出口阀(23),打开电源,启动水泵电机,待电机转动平稳后,把泵的出口阀(23)缓缓开到最大;
2)对压差传感器进行排气,完成后关闭排气口阀,使压差传感器处于测量状态;
3)开启旁路阀(24),选定自最小到最大若干流量,对流量计做流量校核试验;
4)开启流量调节阀(21),先调至最大流量,然后在最小流量1
之间再连续取8组等比数据,每次改变流量,待流量稳定后,,记录压差、流量、温度等数据;
5)实验结束,关闭出口阀(23),停止水泵电机,清理装置。
五、实验数据处理与结果
1.原始数据
实验组号
温度/
流量/
直管压差/
直管和管件压差/
1
32.2
5.14
36960
35860
2
32.6
4.28
26300
25260
3
32.7
3.57
19020
17480
4
32.8
3.00
13970
12660
5
32.9
2.50
10330
8950
6
33.1
2.07
7660
6240
7
33.2
1.71
5730
4250
8
1.45
4733
3180
9
33.4
1.21
3800
2310
10
33.5
1.02
1700
1’
29.9
5.26
9990
70700
2’
31.1
4.40
7710
50300
3’
31.4
3.66
6030
35300
4’
31.6
3.02
4760
24400
5’
31.7
3920
17100
6’
31.8
2.05
3290
11700
7’
1.74
2870
8500
8’
31.9
2540
6000
9’
32.1
1.19
2330
4200
10’
2220
3300
2.数据计算
1)流量校正
流量
时间/s
桶质量
桶+水质量
计算流量
相对误差/%
0.64
30
0.590
4.992
0.528
21.2
1.07
0.584
8.934
1.002
6.8
由此可见当流量小于1
时,流量计显示的数据与实际测得的流量相对误差很大,故而在整个实验过程中,流量不能小于1
,当流量大于1
时,相对误差在
之间,在工业误差允许范围内,但与实际值还是有一定的误差。
2)以粗糙管1为例,计算过程如下:
查水的物性表可知,在32.2
时,水的密度为994.93
,水的粘度为
.
根据式
(2)可得,
根据式
(1)可得,
根据式(4)得,
根据式(7)可得,
从而根据以上计算过程可得到下表:
流速
密度
粘度
4.124
994.93
1.355
3.434
994.79
1.347
2.865
994.76
1.207
2.407
994.72
1.194
2.006
994.69
1.065
1.661
994.62
0.863
1.372
994.58
0.500
1.163
0.084
0.971
994.51
-0.422
0.818
994.48
-1.197
3.846
995.73
8.680
3.217
995.32
8.749
2.676
995.21
8.757
2.208
995.14
8.725
1.828
995.11
8.684
1.499
995.07
8.467
1.272
8.133
1.060
995.04
7.642
0.870
994.97
6.946
0.746
6.471
根据上表可作
的关系曲线如下图:
将该图与莫狄图对照,可得
粗糙管的相对粗糙度
,绝对粗糙度
光滑管的相对粗糙度
。
另外,从上表中排除粗糙管的9,10两组
为负值的数据,可以得出球心阀的局部阻力系数远远大于闸阀的局部阻力系数。
六、思考题
1)对装置做排气工作时,是否一定要关闭流程尾部的出口阀,为什么?
要先打开流程尾部的出口阀,是流体稳定流动后,再关闭出口阀可以形成较高压差以利于气体的排出。
2)如何检测管路中的空气已经被排净?
当连接软管以及传感器的出口管中没有气泡后,关闭流量调节阀,看压差计的读数是否为零,如果为零,则说明气体已经排空。
否则要继续排气。
3)以水作介质所测得的
关系能否适用于其他流体,如何应用?
影响曲线的因素在于密度和黏度,所以把水介质下的曲线换算成其他流体的密度和黏度则可以依旧使用。
4)在不同设备上(包括不同管径),不同水温下测定的
数据能否关联
在同一曲线上?
可以关联在同一曲线上。
5)如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直,对静压的测量有何影响?
根据U型压差计的原理,这样的偏差会使静压的测量值偏大。
Ⅱ离心泵特性曲线测定
1)了解离心泵结构与特性,熟悉离心泵的使用;
2)测定离心泵在恒定转速下的操作特性,做出特性曲线;
3)了解差压变送器、涡轮流量计等仪器仪表的工作原理和使用方法。
装置图见流体流动阻力测定实验的装置图
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与泵流量Q之前的关系曲线,它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。
由于泵内流动复杂,不能使用理论方法推导出泵的特性关系曲线,只能依靠实验测定。
1.扬程H的测定与计算
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:
若泵进出口速度相差不大,则速度的平方差可忽略,则有:
式中:
,表示泵出口和进口的位差,本实验为0.1m;
----流体密度,
;
----重力加速度,
;
,
----分别为泵进口的真空度和泵出口的表压,
----分别为泵进出口的流速,
----泵的进出口之间的压差,
2.轴功率
的测量与计算
----电功率表显示值,
----电机效率,可取0.8;
----传动效率,为1。
3.效率
的计算
泵的效率
是泵的有效功率
与轴功率
的比值。
有效功率
是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功,轴功率
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
可用下式计算:
故泵的效率为
4.转速改变时的换算
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,这话随着流量
的变化,多个试验点的转速
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
下(可取离心泵的额定转速)的数据。
换算关系如下:
扬程
轴功率
效率
1)离心泵灌水,关闭出口阀(23),开启仪表柜上的总电源、仪表电源开关,启动水泵,待电机转动平稳后,把泵的出口阀(23)缓慢开到最大;
3)缓慢开启流量调节阀(22),先调至最大流量,然后在最小流量0之间再连续取8组等差数据,每次改变流量,待流量稳定后,记录压差、流量、温度、电机功率等数据。
记录设备数据有离心泵型号、额定流量、扬程、和功率;
4)实验结束,关闭出口阀(23),停止水泵电机,关闭电源,清理装置。
转速
功率
压差
10.25
2700
1212
91900
33.9
9.11
2715
1233
143600
34.3
7.99
1187
173500
34.4
6.85
2730
1128
199300
34.7
5.68
1043
224100
34.9
4.54
943
245300
35.0
3.40
828
264000
35.3
2.24
703
279600
35.4
1.12
582
291600
510
310600
额定转速2850
额定流量6
额定功率1100
额定扬程23.4
以泵实验1为例,计算过程如下:
查水的物性表可知,在33.5
时,水的密度为994.48
根据式(3)可得,
根据式(5)
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