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流动过程综合实验
实验1-1 离心泵性能测定实验
一、实验目的
⒈ 熟悉离心泵的操作方法。
⒉ 掌握离心泵特性曲线和管路特性曲线的测定方法、表示方法，加深对离心泵性能的了解。 ⒊ 掌握离心泵特性管路特性曲线的测定方法、表示方法。
二、实验内容
⒈ 熟悉离心泵的结构与操作方法。
⒉ 测定某型号离心泵在一定转速下，H（扬程）、N（轴功率）、（效率）与Q（流量）之间的特性曲线。
⒊ 测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。
三、实验原理 ㈠ 离心泵特性曲线
离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H、轴功率及 效率η均随流量Q而改变。通常通过实验测出H—Q、N—Q及 η—Q关系，并用曲线表示
之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的 具体测定方法如下： ⒈ H的测定：
在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程
PP入u2入u2出出Z入???H?Z出???Hf入?出?g2g?g2gPu2出?u2入入出?PH?(Z出?Z入）???Hf入?出?g2g上式中 是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力(不包括泵体内部的流
动阻力所引起的压头损失)，当所选的两截面很接近泵体时，与柏努利方程中其它项比较， 值很小，故可忽略。于是上式变为：
将测得的(Z出?Z入）和Pu出代入上式即可求得入和 的值以及计算所得的u入，出?PH的值。
⒉ N的测定：
Pu2出?u2入入出?PH?(Z出?Z入）???g2g 功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1.0，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即： 泵的轴功率N＝电动机的输出功率，kW
电动机的输出功率＝电动机的输入功率×电动机的效率。 泵的轴功率＝功率表的读数×电动机效率，kw。
⒊ η的测定
??NeNHQ?gHQ??其中 1000 102 kw
Ne? 式中：η— 泵的效率； N— 泵的轴功率，kw Ne— 泵的有效功率，kw H— 泵的压头，m Q— 泵的流量，m3/s ρ— 水的密度，kg/m3 ㈡ 管路特性曲线
当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，也就是说，在液体输送过程中，泵和管路二者是相互制约的。 管路特性曲线是指流体流经管路系统的流量与所需压头之间的关系。若将泵的特性曲线与管路特性曲线绘在同一坐标图上，两曲线交点即为泵在该管路的工作点。因此，如同通过改变阀门开度来改变管路特性曲线，求出泵的特性曲线一样，可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H计算同上。
四、实验装置
该实验与流体阻力测定、流量计性能测定实验共用图一的实验装置流程图； 本实验的流程为：A→B(C→D)→E→F→G→I； 流量测量：用转子流量计或标准涡轮流量计测量； 泵的入口真空度和出口压强：用真空表和压强表来测量； 电动机输入功率：用功率表来测量。
五、实验方法
⒈ 按下电源的绿色按钮，通电预热数字显示仪表。 ⒉ 通过导向阀设计该实验水的流程；
⒊ 关闭流量调节阀，用变频器在50 Hz时启动离心泵，调节流量，当流量稳定时读取离心泵特性曲线所需数据，测取10～12组数据。
⒋ 管路特性曲线测定时，先将流量调节为一个较大量，固定不变，然后调节离心泵电机频率，改变电机转速，调节范围(50—20Hz)，测取 10～12组数据。
⒌ 实验结束后，关闭流量调节阀，继续其它实验或停泵，切断电源。
六、注意事项
⒈ 启动心泵之前，必须检查所有流量调节阀是否关闭。 ⒉ 测取数据时，应在满量程内均匀分布数据点。
七、可变参数设置
1．泵的型号选择： BX型单级悬臂离心清水泵 泵的型号 流量 （m3/h） 50BX20/31 80BX45/33 65BX25/32 80BX50/32 20 45 25 50 额定扬程 （m） 30.8 32.6 32 32 最大转速 （转/分） 1800 1800 1800 1800 最小转速 （转/分） 2900 2900 2900 2900 轴功率 （kw） 2.60 5.56 3.25 5.80 2．泵的频率调节范围在0—50Hz之间。 泵进口管路内径调节范围在20-40mm； 泵出口管路内径调节范围在20-40mm； 3．固定设备参数
两测压口间垂直距离：30mm； 水初始温度：15摄氏度。
八、仿真实验操作步骤：
（一）离心泵性能测定实验
1．到参数设置一界面设置离心泵实验的边界参数：选泵型号，设置离心泵电机频率，设置泵进出口管路内径。点参数记录记录到实验报表中。注意：参数设置好后在本实验中不可更改。
2.在实验装置图将离心泵的灌泵阀打开，再将放气阀打开，待放气动画消失后，关闭灌泵阀和放气阀。
3．打开离心泵电源开关，打开主管路的球阀，待真空表和压力表读数稳定后，在离心泵实验数据界面记录数据。
4．稍微打开主管路的调节阀，待真空表和压力表读数稳定后，在离心泵实验数据界面记录数据。注意：不可将主管路调节阀完全打开，否则容易发生烧泵现象。 5．调节主管路调节阀的开度，重复步骤4，总共记录10组数据。
6．在实验报表里的《离心泵性能测定数据》查看实验结果数据，可选中某行删出不合理数据，点击实验报告查看数据和离心泵扬程、功率和效率曲线。
（二）管路特性测定实验
1．（一）实验结束后，将主管路调节阀开度控制在50-100%之间。待真空表和压力表稳定后，到参数设置一界面，调节离心泵电机频率（调节范围0-50Hz）。
2．回到实验装置界面和仪表面板界面查看，等待压力和流量稳定后，到管路特性实验数据界面记录数据。
3．回到参数设置一调节离心泵电机频率，重复步骤2，共记录10组数据。
4．在实验报表里的《管路特性曲线数据页》中查看实验结果数据，可选中某行删出不合理数据，点击实验报告查看数据和管路特性曲线。
5．关闭主管路球阀，主管路调节阀，关闭离心泵电源开关。
实验1-2 流体阻力测定实验
一、实验目的
1． 学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数λ的测定方法；
2． 掌握直管摩擦阻力系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其他变化规律； 3． 掌握局部阻力的测量方法；
4． 学习压强差的几种测量方法和技巧；
5． 掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。
二、实验内容
1．测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。
2．测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线； 3．在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。
三、实验原理
1、直管摩擦系数λ与雷诺数Re的测定
流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力，流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系：
lu2 （4-7） hf????d2
?pf??2d?pf?2 （4-8） ??lud?u?? （4-9）
Re?式中： d ——管径，m；
??pf——直管阻力引起的压强降，Pa；