實驗指導書(流體管網(wǎng))

實驗教學流體輸配管網(wǎng)實驗指導書李軍編廣東海洋大學目錄離心泵特性曲線的測定——————————————————1離心式風機性能實驗———————————————————6熱網(wǎng)水力工況實驗————————————————————9離心泵特性曲線的測定一、實驗目的在化工廠或?qū)嶒炇抑?，?jīng)常需要各種輸送機械用來輸送流體。根據(jù)不同使用場合和操作要求，選擇各種類型的流體輸送機械。離心泵是其中最常用的一類液體輸送機械。離心泵的特性由廠家通過實驗直接測定，并提供給用戶在選擇和使用泵時參考。本實驗采用單級單吸離心泵裝置，實驗測定在一定轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線。通過實驗了解離心泵的構(gòu)造、安裝流程和正常的操作過程，掌握離心泵各項主要特性及其相互關系，進而加深對離心泵的性能和操作原理的理解。二、實驗原理離心泵主要特性參數(shù)有流量、揚程、功率和效率。這些參數(shù)不僅表征泵的性能，也是選擇和正確使用泵的主要依據(jù)。1．泵的流量泵的流量即泵的送液能力，是指單位時間內(nèi)泵所排出的液體體積。泵的流量可直接由一定時間t內(nèi)排出液體的體積V或質(zhì)量m來測定。即m3/s或m3/s若泵的輸送系統(tǒng)中安裝有經(jīng)過標定的流量計時，泵的流量也可由流量計測定。當系統(tǒng)中裝有孔板流量計時，流量大小由壓差計顯示，流量Vs與倒置U形管壓差計讀數(shù)R之間存在如下關系：m3/s式中C0——孔板流量系數(shù)；S0——孔板的銳孔面積。2．泵的揚程泵的揚程即總壓頭，表示單位重量液體從泵中所獲得的機械能。若以泵的壓出管路中裝有壓力表處為B截面，以及入管路中裝有真空表處為A截面，并在此兩截面之間列機械能衡算式，則可得出泵揚程He的計算公式：式中PB——由壓力表測得的表壓強，Pa；PA——由真空表測得的真空度，Pa；H0——A、B兩個截面之間的垂直距離，m；UA——A截面處的液體流速，m/s；UB——B截面處的液體流速，m/s。3．泵的功率在單位時間內(nèi)，液體從泵中實際所獲得的功，即為泵的有效功率。若測得的流量Vs[m3/s]，揚程為He[m]，被輸送液體的密度為[kg/m3]，則泵的有效功率可按下式計算：W泵軸所作的實際功率不可能全部為被輸送液體所獲得，其中部分消耗于泵內(nèi)的各種能量損失。電動機所消耗的功率又大于泵軸所做出的實際功率。電機所消耗的功率可直接由輸入電壓U和電流I測得，即W4．泵的總效率泵的總效率可由測得的泵有效功率和電機實際消耗功率計算得出，即這時得到的泵的總效率除了泵的效率外，還包括傳動效率和電機的效率。5．泵的特性曲線圖1離心泵特性曲線上述各項泵的特性參數(shù)并不是孤立的，而是相互制約的。因此，為了準確全面地表征離心泵的性能，需在一定轉(zhuǎn)速下，將實驗測得的各項參數(shù)即：He、N、η與Vs之間的變化關系標繪成一組曲線。這組關系曲線稱為離心泵特性曲線，如圖1所示。離心泵特性曲線對離心泵的操作性能得到完整的概念，并由此可確定泵的最適宜操作狀況。圖1離心泵特性曲線通常，離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，因此泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測得的。若改變了轉(zhuǎn)速，泵的特性曲線也將隨之而異。泵的流量Vs、揚程He和有效功率Ne與轉(zhuǎn)速n之間，大致存在如下比例關系：；；三、實驗裝置本實驗裝置主體設備為一臺單級吸離心水泵。為了便于觀察，泵殼端蓋用透明材料制成。電動機直接連接半敞式葉輪。離心泵與循環(huán)水槽、分水槽和各種測量儀表構(gòu)成一個測試系統(tǒng)。實驗裝置及其流程如圖2的所示。圖2離心泵實驗儀流程圖1．循環(huán)水槽；2．底閥；3．離心泵；4．真空表；5．注水槽；6．壓力表；7．調(diào)節(jié)閥；8．孔板流量計；9．分流槽；10．電流表；11．調(diào)壓變壓器；12．電壓表；13．倒置U形管壓差計泵將循環(huán)水槽中的水，通過吸入導管吸入泵體的，在吸入導管上端裝有真空表，下端裝有底閥(單向閥)，底閥的作用是當注水槽向泵體內(nèi)注水時，防止水的漏出。水由泵的出口進入壓出導管。壓出導管沿程裝有壓力表、調(diào)節(jié)閥和孔板流量計。由壓出導管流出的水，用轉(zhuǎn)向彎管送入分流槽。分流槽分為二格，其中一格的水可流出用以計量，另一格的水可流回循環(huán)水槽。根據(jù)實驗內(nèi)容不同可用轉(zhuǎn)向彎管進行切換。四、實驗方法在離心泵性能測定前，按下列步驟進行啟動操作：(1)充水。打開注水槽下的閥門，將水灌入泵內(nèi)。在灌水過程中，需打開調(diào)節(jié)閥，將泵內(nèi)空氣排除。當從透明端蓋中溯：察到泵內(nèi)已灌滿水后，將注水閥門關閉。(2)啟動。啟動前，先確認泵出口調(diào)節(jié)閥關閉，變壓器調(diào)回零點，然后合閘接通電源。緩慢調(diào)節(jié)變壓器至額定電壓(220V)，泵即隨之啟動。(3)運行。泵啟動后，葉輪旋轉(zhuǎn)無振動和噪聲，電壓表、電流表、壓力表和真空表指示穩(wěn)定，則表明運行正常，即可投入實驗。實驗時，逐漸分步調(diào)節(jié)泵出口調(diào)節(jié)閥。每調(diào)定一次閥的開啟度，待狀況穩(wěn)定后，即可進行以下測量：(1)將出水轉(zhuǎn)向彎頭由分水槽的回流格撥向排水格同時、用秒表計取時間，用容器接取一定水量。用稱量或量取體積的方法測定水的體積流率。(這時要接好循環(huán)水槽的自來水源)。(2)從壓強表和真空表上讀取壓強和真空度的數(shù)值。(3)記取孔板流量計的壓差計讀數(shù)。(4)從電壓表和電流表上讀取電壓和電流值。在泵的全部流量范圍內(nèi)，可分成8～10組數(shù)據(jù)進行測量。實驗完畢，應將泵出口調(diào)節(jié)閥關閉，再將調(diào)壓變壓器調(diào)回零點，最后再切斷電源。五、實驗數(shù)據(jù)記錄及整理1．基本參數(shù)(1)離心泵流量：Vs=揚程：He=功率：N=轉(zhuǎn)速：n=(2)管道吸入導管內(nèi)徑：d1=mm壓出導管內(nèi)徑：d2=mmA、B兩截面間垂直距離：H0=mm(3)孔板流量計銳孔直徑：d0=mm導管內(nèi)徑：d1=mm2．實驗數(shù)據(jù)將實驗測得的數(shù)據(jù)，可參考下表進行記錄。實驗序號12345水的溫度T/℃水的密度ρ/(kg/m3)水柱壓差計讀數(shù)R/mm水的質(zhì)量m/kg接水時間t/s表壓強PB/Pa真空度PA/Pa電壓U/V電流I/A3．實驗結(jié)果整理(1)參考下表對實驗數(shù)據(jù)進行整理：實驗序號12345流量Vs/(m3/s)揚程He/m有效功率Ne/W實際消耗功率N/W總效率列出表中各項計算公式。(2)將實驗數(shù)據(jù)標繪成孔板流量標定曲線，并求取孔板流量計的孔流系數(shù)。(3)將實驗數(shù)據(jù)整理結(jié)果標繪成離心的特性曲線?！x心式風機性能實驗一、實驗目的1．熟悉風機性能測定裝置的結(jié)構(gòu)與基本原理。2．掌握利用實驗裝置測定風機特性的實驗方法。3．通過實驗得出被測風機的氣動性能(P-Q，Pst-Q，ηstin-Q，N-Q曲線)。4．通過計算將測得的風機特性換算成無因次參數(shù)特性曲線。5．將試驗結(jié)果換算成指定條件下的風機參數(shù)。二、實驗裝置根據(jù)國家關于GBl236《通風機空氣動力性能實驗方法》標準，設計并制造了本試驗裝置。本試驗裝置采用進氣試驗方法，風量采用錐形進口集流器方法測量。裝置主要分三部分(見圖1)圖1實驗裝置示意圖1．進口集流器；2．節(jié)流網(wǎng)；3．整流柵；4．風管；5．被測風機；6．電動機；7．測力矩力臂；8．測壓管；9．測壓管試驗風管主要由測度管路。節(jié)流網(wǎng)、整流柵等組成?？諝饬鬟^風管時，利用集流器和風管測出空氣流量和進入風機的靜壓Pest1，整流柵主要是使流入風機的氣流均勻。節(jié)流網(wǎng)起流量調(diào)節(jié)作用。在此節(jié)流網(wǎng)位置上加銅絲網(wǎng)或均勻地加一些小紙片可以改變進入風機的流量。測功率電機6，用它來測定輸入風機的力矩，同時測出電機轉(zhuǎn)速，就可得出輸入風機的軸功率。三、實驗步驟1．將壓力計(壓力傳感器)通過聯(lián)通管與試驗風管的測壓力孔相連接，在連接前檢查測壓管路有無漏氣現(xiàn)象，應保證無漏氣。2．電動初：啟動前，可在配重桿移動配重塊，使電機處于平衡狀態(tài)。3．啟動電機，顯示屏上顯示重量G，轉(zhuǎn)速n，集流器壓力ΔPn，風管靜壓Pest1。4．在節(jié)流網(wǎng)前加橡皮方塊，使流量逐漸減小直到零，來改變風機的工況，一般取十個測量工況(包括全開和全閉工況)，每一工況穩(wěn)定后記下讀數(shù)。5．試驗前后分別記錄大氣壓力和溫度。四、試驗數(shù)據(jù)記錄表1風機性能測定實驗記錄表被測風機型號：__________________制造號：______________風機尺寸：進口直徑D1=_________m；出口面積A=a×b=_________m2；風管直徑：DlP=_____________m；集流器直徑dn=___________m；力臂長L=___________m；大氣壓力Pa=____________；大氣溫度ta=____________℃。測試工況進口風管壓力Pest1集流器負壓ΔPn平衡重量G轉(zhuǎn)速n12345678910實驗日期：實驗人員：五、實驗結(jié)果1．測試數(shù)據(jù)的整理計算(表2)2．繪制被測風機的空氣動力性曲線。3．將測得參數(shù)換算成無因次量，繪制無因次性能曲線。4．將試驗結(jié)果換算成指定條件下的風機參數(shù)。表2風機測試數(shù)據(jù)的整理計算表序號名稱符號單位計算公式或由來測試工況123456789101進口風管壓力Pest1Pa測得值2集流器負壓PnPa測得值3平衡重量GN測得值4轉(zhuǎn)速nrpm測得值5大氣密度ρakg/m3Pa/RTA6進氣壓力P1PaPa+Pest17進氣密度ρ1kg/m3P1/RTA8流量Qm3/min66.643αnεndn2(ρaPn)/ρ19進口動壓Pd1Pa10進口靜壓Pst1PaPest1-Pd1(0.0251/D1P)11出口動壓Pd2PaPd1(A1/A2)212風機動壓PdPaPd213風機靜壓PstPa-(Pst1)-Pd114風機全壓P0PaPst+Pd15輸入軸功率Nsh---N1(G-G′)/955016全壓內(nèi)效率ηin---QP0/(6×104Nsh)17靜壓內(nèi)效率ηstin---QPst/(6×104Nsh)18流量系數(shù)φ---Q/(60πD2impμimp/4)19全壓系數(shù)Ψ---P0/(ρ1μ2imp)20靜壓系數(shù)Ψst---Pst/(ρ1μ2imp)21功率系數(shù)λ---1000Nsh/(πD2impρ1μ2imp/4)熱網(wǎng)水力工況實驗一、實驗目的使用熱網(wǎng)水力工況模型實驗裝置進行幾種水力工況變化的實驗，能直接了解熱水網(wǎng)路水壓的變化情況，鞏固熱水網(wǎng)路水力工況計算的基本原理。掌握水力工況分析方法、驗證熱水網(wǎng)路水壓圖和水力工況的理論。二、實驗裝置如圖1所示。圖1設備簡圖設備由管道、閥門、流量計、穩(wěn)壓罐、模擬鍋爐、水泵等組成，用來模擬由5個用戶組成的熱水網(wǎng)路。上半部有高位水箱和安裝在一塊垂直木版上的12根玻璃管，玻璃管的頂端與大氣相通，玻璃管下端用膠管與網(wǎng)路分支點相接，用來測量熱網(wǎng)用戶連接點處的供水干管的測壓管水頭(誰壓曲線高度)。每組用戶的兩支玻璃管間附有標尺以便讀出各點壓力。三、實驗步驟閥門操作見系統(tǒng)圖。1、平常水壓圖。啟動水泵緩慢打開閥A和a閥門，水由水泵經(jīng)鍋爐、穩(wěn)壓罐后，一部分進入供水干管、用戶、回水管；另一部分進入高位水箱，待系統(tǒng)充滿水，打開B閥的同時關閉A閥，保持水箱穩(wěn)定，調(diào)節(jié)各閥門，以增加或減少管段的阻力，使各節(jié)點之間有適當?shù)膲翰?，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，記錄各點的壓力和流量，并以此繪正常水壓圖。圖2系統(tǒng)圖2、關小供水干管中閥門1時的水壓圖將閥門1關小些，這時熱網(wǎng)中總流量將減少，供水干管與回干管的水速降低，單位長度的壓力降減少，因此水壓圖比正常工況時平坦些，在閥門1處壓力突然降低，閥門1以前的用戶，由于支路水頭增加，流量都有所增加，越接近閥門1的用戶增加越多，閥1以后各用戶的流量將減少，減少的比例相同。即所謂一致等比失調(diào)，記錄各點壓力、流量。繪制新水壓圖與正常的進行比較，并記錄各用戶流量的變化程度。3、關閉E用戶時的水壓圖將閥