并聯(lián)管路特性及流量分配實(shí)驗(yàn)

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)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解并聯(lián)管路特性及并聯(lián)管路中閥門開度變化時(shí)的流量分配情況；2、 掌握并聯(lián)管路特性曲線hw-qv或pw-qv的繪制方法，明確各支路存在流量偏差的原因、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)算采用不同方法測量總流量的相對(duì)誤差，分析各支路存在流量偏差的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，分析管路特性曲線在流量 控

2、制球閥處于不同閥門開度時(shí)的變化趨勢(shì)及其原因；3、比擬不同支路的阻力特性曲線，并分析存在差異的原因。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 12 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n qvqvim3/s4 2i 1M2N x j1 jdjjhwik1 k2g Kqvi m4 3a而對(duì)于每一支路，其能量損失可按串聯(lián)管路計(jì)算，故'2pwighwiki qViPa4 3b或者以壓強(qiáng)損失表示為，以上公式即為并聯(lián)管路的水力計(jì)算式，禾U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題。

3、2、參數(shù)測量(4 4)5qv 1.4 H 2tg - m3/s式中 qv 并聯(lián)管路的總流量，m3/s ；H 三角堰堰頂淹深，m ;三角堰堰頂夾角，本實(shí)驗(yàn)設(shè)備中，=90。并聯(lián)管路中的各支路流量 qw由渦輪流量計(jì)測定，各支路的流動(dòng)損失由差壓表測定。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 曲線為一條過原點(diǎn)的拋物線。根據(jù)所測不同流量下的壓差損失，可繪制出Pw qv曲線，如圖4 1所示的曲線I或曲線n。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 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、41所示。圖中曲線和 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 和 并聯(lián)后的管路特性曲線。圖41并聯(lián)管路特性曲線繪制示意圖四、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，由水 源泵組5 將水庫中的水經(jīng)上水管 2打入五樓恒位水箱1保持恒定水位。恒位水箱中的水，一 局部經(jīng)供水管3供 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)管道 4和

5、三角堰流量測量系統(tǒng) 6后流回到地下水 庫；另一局部那么通過溢流管7進(jìn)入地下水庫，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)用于測量分支管路流量，通過改變流量控制球閥開度的大小來調(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)行測量三角堰流量測量系統(tǒng)如圖 4 4 所示，該三角堰為直角堰，即 =45 。三角堰流量測量2 水箱外側(cè)裝有連通玻璃管和標(biāo)尺， 連通

6、玻璃管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 H = H H。,稱為堰頂?shù)难蜕?。其?H為某一測量工況下的連通玻璃管 標(biāo)尺讀數(shù)， 單位為mm ; Ho為堰頂水位起始值如圖 4 4所示，對(duì)于1 #實(shí)驗(yàn)臺(tái)Ho= 153mm , 2 # 實(shí)驗(yàn)臺(tái) Ho=156mm , 3 # 實(shí)驗(yàn)臺(tái) Ho=15O mm。按式 qv 1.4 H 2tg ( m3/s),即2i可求出體積流量qv值。16500*地下水庫圖42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；6三角堰流量測量水箱；7溢流管。 恒位水箱來流圖43并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)測視圖圖44三

7、角堰流量計(jì)示意圖R|UJrLE-E_l!l-llnh_IE-IE_r_OH實(shí)驗(yàn)中的管路系統(tǒng)根本參數(shù)如下：聯(lián)箱管路徑為 50mm ;實(shí)驗(yàn)管路采用 GBT3091 -2001 25 1鍍鋅碳鋼管，壁厚=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)的根底上進(jìn)行。 工業(yè)管道沿程損失系數(shù)的測定方法； 各種測量儀表、設(shè)備測取有關(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，設(shè)實(shí)驗(yàn)組長 1名，做好分工，明確調(diào)節(jié)指令及信息反應(yīng)方式； 將各支路流量控制球閥 4調(diào)整

8、到全開狀態(tài)，通過調(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)算三角堰所測流量與各支管流量和間的偏差值，在圖45、46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度如 1/2開度和3/4開度，通過調(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43中。在圖4 7中繪制某一支路流量控制球閥處于全開、1/2開度和3/4開度時(shí)管路特性曲線，并分析該曲線的變化規(guī)律，在圖48中繪制兩支路并聯(lián)后的管路特性曲線

9、。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)所測并聯(lián)管路總流量和三角堰所測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26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pw1(kPa)qv1(m3/h)pw2(kPa)qV2(m3/h)pw3(kPa)qV3(m3/h)pw4(kPa)qV4(m3/h)pw5(kPa)qV5(m3/h)H(mm)H=H H 0(m)Ov(m3/s)qv= q vi (m 3/s)%1324.87365.05386.23454.69493.87268.5

10、0.11850.00680.00690.94%2224.05264.23275.20323.87363.21259.00.10900.00550.00574.00%3133.12163.28144.00202.98222.47248.50.09850.00430.00443.28%4102.54112.66113.29132.42172.03241.30.09130.00350.00361.94%551.9471.9662.51101.82121.56232.70.08270.00280.00271.24%631.2051.1121.6351.1771.01218.80.06880.00170

11、.00172.20%表4 1支路1 #? 5#控制閥門全幵，調(diào)節(jié)總閥幵度改變流量實(shí)驗(yàn)臺(tái)編號(hào)：#Ov qv1 )三角堰初始水位 Ho= 150 mm ;2 )相對(duì)誤差d100qv%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pw1(kPa)qv1(m3/h)pw2(kPa)qv2(m3/h)H(mm)H=H H 0(m)qv(m 3/s)qv= q vi (m3/s)%1423.71483.33223.80.07380.00210.00205.59%2302.97332.64216.40.06640.00160.00162.03%3222.47242.16215.10.06510.

12、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 2任選#支路與#支路，將閥門幵度調(diào)至半幵狀態(tài)，調(diào)節(jié)總閥幵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pw1(kPa)qv1(m 3/h)pw2(kPa)qv2(m 3/h)H(mm)H=H H 0(m)qv(m3/s)qv= q vi (m 3/s)%1404.38494.

13、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%壓差-流量流量圧差-流量4000035000300000°20000出15000100005000c=1J l! IB1;111F7134TUI_Ji J _ F=!一一二三二三三I二目一口0.000000.000200.000400.000600.000600 001000.001200.001400.00 60tj/ -4- 心亠十OMU.H- S5 O-3LT?電占c5«nuo-ISOTQ.Au.o300支斗開 支踰3/4n* n*00rtu4 fL o a?coc5