滾動(dòng)過程綜合試驗(yàn)

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1-1流體阻力測(cè)定試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．直管摩擦阻力ΔPf、直管摩擦阻力系數(shù)λ的測(cè)定。

2．λ與雷諾數(shù)Re和相對(duì)粗糙度之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。3．局部阻力的測(cè)量。

4．壓強(qiáng)差的測(cè)量方法與技巧。

5．坐標(biāo)系的選擇和對(duì)數(shù)坐標(biāo)系的使用。二、試驗(yàn)原理

1．λ與Re的測(cè)定。

流體在直管內(nèi)滾動(dòng)阻力與管長、管徑、流體流速和摩擦系數(shù)有關(guān)，它們之間的關(guān)系如下：

lu2?d?Pfhf???得??2?d2??lu?PfRe?d?u?

其中d為管徑，m；ΔPf為直管阻力引起的壓強(qiáng)降，Pa；l為管長，m；u為流速，m/s；μ

為流體粘度，N·s/m2；ρ為流體密度，kg/m3。

本試驗(yàn)實(shí)質(zhì)是測(cè)定ΔPf和u（流量V）之間的關(guān)系，從而推導(dǎo)出λ和Re值，并作λ與Re的關(guān)系曲線。

2．局部阻力系數(shù)ζ的測(cè)定。

u2?2??Pf'??由hf'?得???????u2，其中?為局部阻力系數(shù)，無因次；?P'f為?2??局部阻力引起的壓力降，Pa；h'f為局部阻力引起的能量損失，J/kg。三、試驗(yàn)流程圖

?Pf'

圖1滾動(dòng)過程綜合試驗(yàn)流程圖

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⑴—離心泵；⑵—大流量調(diào)理閥；⑶—小流量調(diào)理閥；⑷—被標(biāo)定流量計(jì)；⑸—轉(zhuǎn)子流量計(jì)；⑹—倒U管；⑺⑻⑽—數(shù)顯儀表；⑼—渦輪番量計(jì)；⑾—真空表；⑿—流量計(jì)平衡閥；⒁—光滑管平衡閥；⒃—粗糙管平衡閥；⒀—回流閥；⒂—壓力表；⒄—水箱；⒅—排水閥；⒆—閘閥；⒇—截止閥；a—出口壓力取壓點(diǎn)；b—吸入壓力取壓點(diǎn)；1-1’—流量計(jì)壓差；2-2’—光滑管壓差；3-3’—粗糙管壓差；4-4’—閘閥近點(diǎn)壓差；5-5’—閘閥遠(yuǎn)點(diǎn)壓差；6-6’—截止閥近點(diǎn)壓差；7-7’—截止閥遠(yuǎn)點(diǎn)壓差；J-M—光滑管；K-L—粗糙管

四、原始數(shù)據(jù)記錄

表1差壓數(shù)字表初始值及核實(shí)數(shù)據(jù)表路號(hào)初始值/KPa核實(shí)值/KPa2次初始值/KPa2次核實(shí)值/KPa數(shù)值說明10.00.00.00.02-2.3-2.1-2.5-1.33-1.4-1.4-1.3-1.342.33.10.80.85-2.0-1.9-1.7-2.06-1.9-2.3-2.57-2.6-3.0-3.2流量計(jì)光滑管粗糙管閘閥近端閘閥遠(yuǎn)端截止近端截止遠(yuǎn)端

表2閘閥和截流法局部阻力測(cè)定數(shù)據(jù)表路號(hào)壓差/KPa流量/(m3/h）

表3直管阻力測(cè)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)表項(xiàng)目12345678910111213141516光滑管流量u/(L/h)1016222834405064801002路壓降ΔP3791519244062861276.219.745.568.599.5135.00.30.50.81.01.251.490.50.60.70.80.91.01.251.51.752.04.06.0粗糙管流量u/(m3/h)流量u/(m3/h)3路壓降ΔP/kPa-0.09-0.09-0.08-0.06-0.030.000.51.32.33.418.244.341.41.495-1.61.49644.05.99744.45.99五、數(shù)據(jù)整理

已知：21℃下水的密度998.0kg/m3，粘度98.10×10-5Pa·s；光滑管直徑7.8mm，取壓口間距1597.0mm；粗糙管直徑25mm，取壓口間距1652.0mm；閘閥內(nèi)徑和截止閥內(nèi)徑均為25.0mm

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表4直管阻力測(cè)定數(shù)據(jù)表項(xiàng)目12345678910111213141516光滑管流速/(m/s)0.058160.093060.12800.16280.19770.23260.29080.37220.46530.58161.7452.9084.6535.8167.2708.724壓降/Pa29.42168.64988.263147.10186.33235.37392.28627.65843.401245.5壓降/kPa7.521.046.869.8100.8136.3粗糙管?×1028.5137.7595.2735.4324.6664.2584.5404.4353.8133.6032.4112.4312.1162.0201.8671.753Re×10-30.46150.73841.0161.2921.5691.8452.3082.9533.6934.61513.84723.07536.92246.15157.68969.226流速/(m/s)0.28310.33970.39630.45300.50960.56620.70780.84930.99081.13242.26483.3972壓降/kPa1.311.311.321.341.371.401.902.73.74.818.244.3?0.49580.34430.25490.19800.16170.13250.11500.11350.11430.11350.10760.1164Re×10-37.20238.639710.07911.52112.96114.40018.00221.60025.19928.80157.60186.402表5閘閥局部阻力測(cè)定數(shù)據(jù)處理表閘閥截止閥近端壓差/kPa0.746.5遠(yuǎn)端壓差/kPa0.447.6壓差?P'f/kPa1.045.4流速(m/s)0.84363.391?2.8167.912六、計(jì)算舉例

（1）光滑管小流量計(jì)算舉例

4Vs4?34?10?3??0.1977m/s試驗(yàn)5：當(dāng)流量Vs?34L/h時(shí),流速u??d23600?3.14?0.00782由?Pf?19mmH2O?19?9.807?186.33Pa得

??2d?Pf2?0.0078?186.33??0.0466622??lu998?1.597?0.1977Re?d???u??0.0078?998?0.1977?1569.2

98.1?10?5（2）粗糙管計(jì)算舉例

3試驗(yàn)5：當(dāng)流量Vs?0.9m/h時(shí)，流速u?4Vs4?0.9??0.5096m/s?d23600?3.14?0.02523

2d?Pf2?0.025?1.37?103????0.161722??lu998?1.652?0.5069Re?d???u??0.025?0.5096?9984?1.2961?10?598.1?10（3）閘閥局部阻力計(jì)算舉例

壓差?P'f?2?P1??P2?2?0.7?0.4?1.0kPa流速u?4Vs4?1.49??0.8436m/s?d23600?3.14?0.0252????P'f2?1.0?103則???????u2?998?0.84362?2.8160

??七、試驗(yàn)結(jié)果分析探討

1000圖1λ-Re關(guān)系曲線

λ關(guān)系曲線λ×100010010100100010000Re1000001000000

光滑管內(nèi)流體在層流區(qū)（Re≤2000）內(nèi)，理論上應(yīng)符合公式??與此趨勢(shì)基本吻合。當(dāng)Re增大，λ的變化趨于平緩。

取第5和6點(diǎn)作直線得??64。試驗(yàn)值（試驗(yàn)2-6）Re75.975.9?64?100%?18.59%。，與理論公式誤差為

Re64粗糙管內(nèi)流體在湍流區(qū)（Re≥4000）內(nèi)時(shí)，λ隨Re的變化程度較小。此時(shí)的λ既與Re

有關(guān)，也與相對(duì)粗糙度e/d有關(guān)。相對(duì)粗糙度越大，則λ和Re值也越大。八、思考題

1．本試驗(yàn)用水作為工作介質(zhì)做出的λ-Re曲線，對(duì)其他流體是否適用？

適用。由于雷諾數(shù)是一準(zhǔn)數(shù)，只與流體的滾動(dòng)狀況有關(guān)，與其物性無關(guān)。

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1-2流量計(jì)性能測(cè)定試驗(yàn)

一、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．幾種常用流量計(jì)的構(gòu)造、工作原理和主要特點(diǎn)。2．流量計(jì)的標(biāo)定方法。

3．節(jié)流式流量計(jì)流量系數(shù)C隨雷諾數(shù)Re的變化規(guī)律，C的確定方法。4．合理選擇坐標(biāo)系。二、試驗(yàn)原理

流體通過節(jié)流式流量計(jì)時(shí)在流量計(jì)上、下游兩取壓口之間產(chǎn)生壓強(qiáng)差，它與流量的關(guān)系為：Vs?CA02?P上?P下??

其中Vs為被測(cè)流體的體積流量，m3/s；C為流量系數(shù)，無因次；A0為流量計(jì)節(jié)流孔截面積，m2；P上?P下為流量計(jì)上、下游取壓口的壓強(qiáng)差，Pa。

改變流量得到不同數(shù)值的壓差，將?P和流量Vs繪制成一條曲線，即流量標(biāo)定曲線。整理數(shù)據(jù)可進(jìn)一步得到C?Re關(guān)系曲線。

三、試驗(yàn)流程圖（同試驗(yàn)1-1）

四、原始數(shù)據(jù)記錄

表1流量計(jì)性能測(cè)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)表項(xiàng)目12345678910111213壓差/kPa3.37.29.113.116.921.225.329.734.639.546.851.380.3流量/(m3/h)6.136.767.097.628.088.589.009.4810.0010.4911.0411.5113.01五、數(shù)據(jù)整理

21℃下水的密度998.0kg/m3，粘度98.10×10-5Pa·s孔板孔徑25mm，管道直徑40mm

表2流量計(jì)性能測(cè)定數(shù)據(jù)處理表項(xiàng)目12壓差ΔP/kPa3.37.2流量Q×103(m3/s)1.7031.878流量系數(shù)C1.34961.0076雷諾數(shù)Re×10-45.51686.08385

345678910111213六、計(jì)算舉例

9.113.116.921.225.329.734.639.546.851.380.31.9692.1172.2442.3832.502.6332.7782.9143.0673.1973.6140.94000.84200.78600.74530.71560.69570.67990.66750.64540.64270.58076.38086.85787.27187.72188.09988.53178.99979.44079.935710.358711.7086試驗(yàn)5：流量Q?Vs8.08??2.244?10?3m3/s36003600V流量系數(shù)C?sA0雷諾數(shù)Re?4?2.244?10?3?2?P3.14?0.0252?998?0.786032?16.9?10d???u?0.04?9984?2.244?10?3??7.2718?104?5298.1?103.14?0.025

七、試驗(yàn)結(jié)果分析探討

14圖1V－△P流量標(biāo)定曲線

R2=0.999512P-Vs關(guān)系曲線10Vs/(m3/h)864202302030405060708090ΔP/KPa

由公式得Vs?CA02?P?即V與△P的平方成正比。而根據(jù)實(shí)際測(cè)量值作圖與理論曲

線出現(xiàn)偏差。第1、和12組偏差均過大，應(yīng)當(dāng)忽略。

誤差出現(xiàn)的原因可能有：①數(shù)字流量計(jì)測(cè)量V時(shí)，讀數(shù)無法達(dá)到穩(wěn)定，因估讀而出現(xiàn)誤

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差；②壓力計(jì)須經(jīng)過一定時(shí)間才能顯示出較穩(wěn)定的讀數(shù)△P，而實(shí)際讀數(shù)時(shí)可能還未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因而出現(xiàn)誤差。

圖2C－Re關(guān)系曲線

140000R2=0.991712000010000080000Re600004000020000000.20.40.60.811.21.41.6C

由公式推導(dǎo)出的