化工原理流體流動試驗

1、流體流動綜合實驗（離心泵與管路特性曲線測定、流量性能測定）、實驗目的及任務1、熟悉離心泵的操作方法。2、熟悉離心泵的結構與操作方法。3、測定流量調節(jié)閥某一開度下管路特性曲線。二、實驗裝置Inl-Hll-41-一仁：善-44+.兒*?：*-:二.三三-:.'占二，113卜i*二4:一話產(chǎn)胃口再匚M圖-1流動過程綜合實驗流程示意圖1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口壓力表；5、16-緩沖罐頂閥；6、14-測局部阻力近端閥；7、15-測局部阻力遠端閥；8、17-粗糙管測壓閥；9、21-光滑管測壓閥；10-局部阻力閥；11-壓差傳感器左閥；12-壓力傳感器；13-壓差傳感器右閥；18、

2、24-閥門；20-粗糙管閥；22-小轉子流量計；23-大轉子流量計；25-水箱放水閥；26-倒U型管放空閥；27-倒U型管；28、30-倒U型管排水閥；29、31-倒U型管平衡閥三、實驗原理離心泵特性曲線測定離心泵是最常見的液體輸送設備。在一定的型號和轉速下，離心泵的揚程H、軸功率N及效率“均隨流量Q而改變。通常通過實驗測出HI-QN-Q及4-Q關系，并用曲線表示之，稱為特性曲線。特性曲線是確定泵的適宜操作條件和選用泵的重要依據(jù)。泵特性曲線的具體測定方法如下：H的測定：在泵的吸入口和排出5之間列柏努利方程Z入巴工HZ出曳aH叭出g2gg2g(1)22PPu出u入g2g上式中Hf入出是泵的吸入口

3、和壓出口之間管路內的流體流動阻力，與柏努力方程中其它項比較，Hf入出值很小，故可忽略。于是上式變?yōu)?(3)巳P入u2出u2入HZ出Z入g2g將測得的Z出Z入和P出巳值以及計算所得的u入,u出代入上式，即可求得H。(2)N測定：功率表測得的功率為電動機的輸入功率。由于泵由電動機直接帶動，傳動效率可視為1,所以電動機的輸出功率等于泵的軸功率。即：泵的軸功率N=電動機的輸出功率，Kw電動機輸出功率=電動機輸入功率x電動機效率。泵的軸功率=功率表讀數(shù)X電動機效率，Kw(4)(5)測定NeN.HQgHQ“、Ne(Kw)1000102式中：一泵的效率；N泵的軸功率，Kw;Ne-泵的有效功率KwH泵的揚程，

4、mQ-泵的流量，nVs;-水的密度，Kg/m3。管路特性曲線測定當離心泵安裝在特定的管路系統(tǒng)中工作時，實際的工作壓頭和流量不僅與離心泵本身的性能有關，還與管路特性有關，也就是說，在液體輸送過程中，泵和管路二者相互制約的。管路特性曲線是指流體流經(jīng)管路系統(tǒng)的流量與所需壓頭之間的關系。若將泵的特性曲線與管路特性曲線在同一坐標圖上，兩曲線交點即為泵的在該管路的工作點。因此，如同通過改變閥門開度來改變管路特性曲線，求出泵的特性曲線一樣，可通過改變泵轉速來改變泵的特性曲線，從而得出管路特性曲線。泵的壓頭H計算同上。流量性能測定P下）流體通過節(jié)流式流量計時在上、下游兩取壓口之間產(chǎn)生壓強差，它與流量的關系為:

5、（6）式中：Vs-被測流體（水）的體積流量,m3/s;Co一流量系數(shù)，無因次；A流量計節(jié)流孔截面積，吊；P上Py一流量計上、下游兩取壓口之間的壓強差，Pa；一被測流體（水）的密度，kg/吊。用渦輪流量計作為標準流量計來測量流量每一個流量在壓差計上都有一對應的讀數(shù)，將壓差計讀數(shù)P和流量Vs繪制成一條曲線，即流量標定曲線。同時利用上式整理數(shù)據(jù)可進一步得到C-Re關系曲線。四、實驗操作步驟離心泵特性曲線測定1 ）向儲水槽內注水至超過50%；止。2 ）檢查流量調節(jié)閥18,壓力表4的開關及真空表3的開關是否關閉（應關閉）。3 ）打開電源，啟動離心泵，緩慢打開流量調節(jié)閥18至全開。4 ）待系統(tǒng)內流體穩(wěn)定，

6、打開壓力表和真空表的開關，方可測取數(shù)據(jù)。5 ）用閥門18調節(jié)流量，從流量為零至最大或流量從最大到零，測取1015組數(shù)據(jù)，記錄渦輪流量計流量、泵入口壓強、泵出口壓強、功率表讀數(shù)，并記錄水溫。6 ）實驗結束后，關閉流量調節(jié)閥18,關閉壓力表和真空表，停泵，關閉電源。管路特性曲線測定1 ）向儲水槽內注水至超過50%；止。2 ）打開電源，啟動離心泵。3 ）打開流量調節(jié)閥18至某一開度，調節(jié)離心泵電機頻率（調節(jié)范圍5025Hz）,測取810組數(shù)據(jù)4 ）記錄電機頻率、泵入口壓強、泵出口壓強、流量計讀數(shù)，并記錄水溫。5 ）實驗結束后，關閉流量調節(jié)閥18,停泵，關閉電源。流量性能測定1 ）向儲水槽內注水至超過

7、50斷止。2 ）檢查流量調節(jié)閥18,壓力表4的開關及真空表3的開關是否關閉（應關閉）。3 ）打開電源，啟動離心泵。4 ）打開壓力傳感器左閥11、右閥13,緩慢打開調節(jié)閥18至全開。待系統(tǒng)內流體穩(wěn)定，打開壓力表和真空表的開關，方可測取數(shù)據(jù)。5 ）用閥門18調節(jié)流量，從流量為零至最大或流量從最大到零，測取1015組數(shù)據(jù)，同時記錄渦輪流量計流量、文丘里流量計的壓差，并記錄水溫。6 ）實驗結束后，關閉流量調節(jié)閥18,關閉閥11,13,關閉壓力表和真空表，停泵，關閉電源。五、實驗記錄及實驗處理離心泵實驗數(shù)據(jù)（液體溫度25C）入口壓力P1（MPa）出口壓力P2（MPa）電機功率（kW）流量Q(m人3/h)

8、壓頭h（m）泵軸功率N（W）刀(%)00.2140.380.1222.12283.16500.2130.451.072227023.72400.210.51.8821.730036.99300.2050.552.7921.233048.73500.1940.614.0720.136660.7050.0030.1790.665.4318.239668.0020.0050.1670.696.2916.841469.4420.010.1420.737.7413.843866.0510.0150.120.758.881145058.9680.0190.10.769.758.545649.6480.02

9、20.0840.7610.416.645640.9680.0250.0710.7610.93545632.3680.0270.060.7611.333.645624.5850.0290.0520.7611.652.645618.187計算示例當流量Q=0.12m人3/h時，P2-P1=0.214-0=0.214MPa=2.14X10A5Pa泵進出口高度H=0.27m液體密度p=998.08kg/mA3.,泵進出口管徑相同.,.u出=u入.壓頭H=H+(P2-P1)/pg=0.27+2.14X10A5Z(998.08X9.8)=22.15m泵的有效功率Ne=HQZ102=(0.27+2.14X1

10、0八5/(998.08X9.8)00.12X998.08/(102X3600)=0.007224kW=7.224W泵的軸功率N=t機功率X電動機效率=0.38X0.6=0.228kW=228W泵的效率4=Ne/N=7.224/228=3.168%計算結果與系統(tǒng)得出結果相符其他數(shù)據(jù)同理可求得管路實驗數(shù)據(jù)(液體溫度25C)(流量計開度為50)電機頻率Hz入口壓力P1(MPa)出口壓力P2(MPa)油Q(m人3/h)壓頭h(m)2500.0031.320.582800.0132.881.63000.023.612.313500.045.144.363800.0545.955.79400.010.06

11、46.475.79440.010.0857.467.93470.010.1028.189.67500.010.128.8811.5550.020.15310.0213.85計算示例當電機頻率為25Hz,流量Q=1.32mA3/h時泵進出口高度H=0.27m液體密度p=998.08kg/mA3P2-P1=0.003-0=0.003MPa=3000Pa.壓頭H=AH+(P2-P1)/pg=0.27+3000/(998.08X9.8)=0.577m計算結果與系統(tǒng)得出結果相符其他數(shù)據(jù)同理可得流量實驗數(shù)據(jù)(液體溫度25C)流量計壓差AP(kPa)流量計壓差AP(Pa)流里Q(m人3/h)流速u(m/s)

12、雷諾數(shù)Re流量系數(shù)Co65.586558011.642.228877100.89857.845784010.932.092823600.89846.11461109.741.864733930.89638.3383008.871.698668380.89633.91339108.341.596628440.89529.22292207.741.481583230.89519.35193506.281.202473210.89214.45144505.421.037408410.8919.8798704.470.855336830.8895.8758703.440.658259210.8872.

13、7327302.340.448176330.885計算示例當流量Q=11.64mA3/h時液體密度p=998.08kg/m人3粘度=0.00109Pas管徑d=43mm截面直徑d0=0.02m流速u=Q/(Ttd2/4)=(11.64/3600)/(兀(43X10八-3)2/4)=2.227m/s孔口流速u0=Q/(Ttd02/4)=(11.64/3600)/(兀(0.02)2/4)=10.292m/s雷諾系數(shù)Re=dup/p=43X10A-3X(11.64/3600)/(兀(43X10-3)2/4)乂998.08/0.00109=87666流量系數(shù)C0=Q/A0/(2AP/p)=(11.64

14、/3600)/(0.02A2兀/4)(2X65580/998,08)0.898計算結果與系統(tǒng)結果幾乎一致其他數(shù)據(jù)同理實驗圖表后二a,d壓頭H與流量Q的關系曲線一泵軸功率、與流量Q的關系曲線一一泵效率與流星。的關系曲線離心泵特性曲線一管路特性曲線2520151010)二手24681012流量Q(m-3/h)一流量標定曲線000000007654321一一Co-Re關系曲線.2一1.813熬黑山殿2000030000400005000060000700000UW000雷諾數(shù)晚六、結果與討論從第一張圖可以看出，壓頭H隨流量Q的增大而不斷減小，泵的軸功率N隨Q的增大而不斷增大，泵的效率“隨流量Q的增大而先增大后減小，存在最高效率點，三條曲線均符合離心泵特性曲線規(guī)律。第二張圖中，離心泵特性曲線與管路特性曲