并聯(lián)管路特性及流量分配實驗

1、實驗四并聯(lián)管路特性及流量分配實驗實驗類型：綜合性實驗學時：2適用對象：熱能與動力工程專業(yè)、建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)、實驗目的1、了解并聯(lián)管路特性及并聯(lián)管路中閥門開度變化時的流量分配情況；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、實驗要求1、在并聯(lián)管路中，當各支路流量控制球閥處于全開時，繪制各支路的管路特性曲線和并聯(lián)管路特性曲線；計算采用不同方法測量總流量的相對誤差，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閉，繪制其余兩支路流量控制球閥處于兩種不同開度時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的變化趨勢及其原因；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、實驗原理1、并聯(lián)管路特點1并聯(lián)管路的流動損失特性：并聯(lián)管路中各支路的流動損失相等，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而對于每一支路，其能量損失可按串聯(lián)管路計算，故'2pwighwiki qViPa4 3b或者以壓強損失表示為，以上公式即為并聯(lián)管路的水力計算式，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，本實驗設備中，=90。并聯(lián)管路中的各支路流量 qw由渦輪流量計測定，各支路的流動損失由差壓表測定。3、并聯(lián)管路特性曲線的繪制由式4 3a 和式4 3b 可知，流動損失與體積流量的平方成正比，即管路流動損失 曲線為一條過原點的拋物線。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)管路的流動損失和流量特性式4 1 和式4 2,在各支路流動損失相等的條件下，將各支路的對應流量相加，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、實驗所需儀器、設備、材料試劑該實驗系統(tǒng)包括實驗用水循環(huán)系統(tǒng)圖4 2 、并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實驗系統(tǒng)圖4 3 和三角堰流量測量系統(tǒng)圖4 4等組成。此外，實驗所配儀器有渦輪流量計LWGY-25 和差壓表1201PG 040kPa 。實驗用水循環(huán)系統(tǒng)如圖 4 2所示，在實驗室地下有一個容積為 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 實驗系統(tǒng)使用，經(jīng)過實驗管道 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進入地下水庫，形成一個水循環(huán)系統(tǒng)。并聯(lián)管路特性及流量分配綜合實驗系統(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)的實驗管道，由排出管排入三角堰。每一實驗支路上均裝有渦輪流量計3、流量控制球閥4和差壓表2。渦輪流量計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)分支管路的流動損失和流量。并聯(lián)管路流量控制總閥1用于調(diào)節(jié)進入并聯(lián)管路系統(tǒng)的總流量，系統(tǒng)總流量采用三角堰流量計進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 水箱外側裝有連通玻璃管和標尺， 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 標尺讀數(shù)， 單位為mm ; Ho為堰頂水位起始值如圖 4 4所示，對于1 #實驗臺Ho= 153mm , 2 # 實驗臺 Ho=156mm , 3 # 實驗臺 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實驗用水循環(huán)系統(tǒng)圖1 恒位水箱；2 上水管；3供水管；4實驗管路；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驗系統(tǒng)測視圖圖44三

7、角堰流量計示意圖R|UJrLE-E_l!l-llnh_IE-IE_r_OH實驗中的管路系統(tǒng)根本參數(shù)如下：聯(lián)箱管路徑為 50mm ;實驗管路采用 GBT3091 -2001 25 1鍍鋅碳鋼管，壁厚=4mm。五、實驗預習要求、實驗條件、方法及步驟本實驗的先修實驗課為?管道沿程損失實驗?，即本實驗要求學生在熟悉和掌握以下幾點的根底上進行。 工業(yè)管道沿程損失系數(shù)的測定方法； 各種測量儀表、設備測取有關數(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。實驗按以下步驟進行 實驗小組可由35人組成，設實驗組長 1名，做好分工，明確調(diào)節(jié)指令及信息反應方式； 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、流動損失和三水堰水位等實驗數(shù)據(jù)記錄在表4 1中。計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、流動損失和三角堰水位等實驗數(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)后流動損失降低的原因。2、分析渦輪流量計所測并聯(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驗?結果與數(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驗臺編號：#Ov qv1 )三角堰初始水位 Ho= 150 mm ;2 )相對誤差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驗臺編號#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