2022年食品工程原理实验讲义 .docx
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1、精品_精品资料_试验一、雷诺试验一、试验目的1. 明白管内流体质点的运动方式,熟识不同流淌形状的特点,把握判别流型的准就.2. 观看圆直管内流体作层流、过渡流、湍流的流淌型态.观看流体层流流淌的速度分布.二、试验内容1. 以红墨水为示踪剂,观看圆直玻璃管内水为工作流体时,流体作层流、过渡流、湍流时的各种流淌型态.2. 观看流体在圆直玻璃管内作层流流淌的速度分布.三、试验装置试验装置流程如图1-1 所示.图 1-1 雷诺试验装置1 溢流管. 2 墨水瓶. 3 进水阀. 4 示踪剂注入管5 水箱. 6 水平玻璃管. 7 流量调剂阀试验管道有效长度: L 600 mm外径: Do 30 mm内径:
2、Di 24.5 mm孔板流量计孔板内径 : do9.0 mm四、试验步骤1. 试验前的预备工作(1) 试验前应认真调整示踪剂注入管4 的位置,使其处于试验管道6 的中心线上.(2) 向红墨水储瓶2 中加入适量稀释过的红墨水,作为试验用的示踪剂.(3) 关闭流量调剂阀7,打开进水阀3,使水布满水槽并有肯定的溢流,以保证水槽内的液位恒定.(4) 排除红墨水注入管4 中的气泡,使红墨水全部布满细管道中.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2. 雷诺试验过程(1) 调剂进水阀,维护尽可能小的溢流量.轻轻打开阀门7,让水缓慢流过试验管道.(2) 缓慢且适量的打开红墨水流量调剂阀,即可看到当前
3、水流量下试验管内水的流淌状 况层流流淌如图1-2 所示.用体积法秒表计量时间、量筒测量出水体积可测得水的流量并运算出雷诺准数.因进水和溢流造成的震惊,有时会使试验管道中的红墨水流束偏离管的中心线或发生不同程度的摇摆.此时, 可临时关闭进水阀3,过一会儿,即可看到红墨水流束会重新回到试验管道的中心线.图 1-2 层流流淌示意图(3) 逐步增大进水阀3 和流量调剂阀 7 的开度,在维护尽可能小的溢流量的情形下提高试验管道中的水流量,观看试验管道内水的流淌状况过渡流、湍流流淌如图1-3所示.同时,用体积法测定流量并运算出雷诺准数.图 1-3 过渡流、湍流流淌示意图3. 流体在圆管内流淌速度分布演示试
4、验第一将进口阀3 打开,关闭流量调剂阀7.打开红墨水流量调剂阀,使少量红墨水流入不流淌的试验管入口端.再突然打开流量调剂阀7,在试验管路中可以清楚的看到红墨水流淌所形成的,如图1-4 所示的速度分布.图 1-4 速度分布示意图4. 试验终止时的操作(1) 关闭红墨水流量调剂阀,使红墨水停止流淌.(2) 关闭进水阀 3,使自来水停止流入水槽.(3) 待试验管道冲洗洁净,水中的红色消逝时,关闭流量调剂阀 7.(4) 假设日后较长时间不用,请将装置内各处的存水放净.五、留意事项可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_做层流流淌时 ,为了使层流状况能较快的势成,而且能够保持稳固.第一,水槽的溢
5、流应尽可能的小. 由于溢流大时, 上水的流量也大, 上水和溢流两者造成的震惊都比较大,影响试验结果.其次, 应尽量不要人为的使试验装置产生任何震惊.为减小震惊,假设条件答应,可对试验架进行固定.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试验二、流体流淌阻力测定试验一、试验目的 学习直管摩擦阻力 Pf、直管摩擦系数的测定方法. 把握不同流量下摩擦系数与雷诺数 Re 之间关系及其变化规律. 学习压差传感器测量压差,流量计测量流量的方法. 把握对数坐标系的使用方法.二、试验内容 测定既定管路内流体流淌的摩擦阻力和直管摩擦系数. 测定既定管路内流体流淌的直管摩擦系数与雷诺数 Re 之间关系曲线和
6、关系式.三、试验原理流体在圆直管内流淌时,由于流体的具有粘性和涡流的影响会产生摩擦阻力.流体在管内流淌阻力的大小与管长、管径、流体流速和摩擦系数有关,它们之间存在如下关系.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_hf=Pfl u 2=d22dPf=lu 2duRe=可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_式中: d管径, m .Pf直管阻力引起的压强降,Pa.l管长, m.u管内平均流速, m / s.流体的密度, kg / m 3.流体的粘度, Ns / m2.摩擦系数 与雷诺数 Re 之间有肯定的关系,这个关系一般用曲线来表示.在试验装置中,直管段管长 l 和管径 d 都已
7、固定.假设水温肯定,就水的密度和粘度 也是定值.所以本试验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降Pf 与流速 u流量 V 之间的关系.依据试验数据和式6-2 可以运算出不同流速流量V 下的直管摩擦系数,用式 6-3运算对应的 Re,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系,绘出与 Re 的关系曲线.四、试验流程及主要设备参数:1. 试验流程图 : 见图 2-1水泵 8 将储水槽 9 中的水抽出 ,送入试验系统 ,第一经玻璃转子流量计2 测量流量 , 然后送入被测直管段5 或 6 测量流体流淌的光滑管或粗糙管的阻力,或经 7 测量局部阻力后回到储水槽 , 水循环使用. 被测直管段流体流淌阻力 p 可
8、依据其数值大小分别采纳变送器 18 或空气 水倒置型管10 来测量.2. 主要设备参数:被测光滑直管段 :第一套管径 d 0.01m管长L 1.6m材料 :不锈钢管其次套管径 d 0.095m管长L 1.6m材料 :不锈钢管被测粗糙直管段 :第一套管径 d 0.01m管长L 1.6m材料 :不锈钢管可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_其次套 管径 d 0.0095 m管长 L 1.6m材料: 不锈钢管2. 被测局部阻力直管段 :管径 d 0.015m 管长 L 1.2m材料 : 不锈钢管3. 压力传感器 :型号 :LXWY测量范畴 : 200 KPa压力传感器与直流数字电压表连接方
9、法见图24. 直流数字压差表 :型号 : PZ139测量范畴 : 0 200 KPa5. 离心泵 :型号 : WB70/055流量: 8m 3 h扬程: 12m电机功率 : 550W6. 玻璃转子流量计 :型号测量范畴精度图 2-1五、试验方法1. 向储水槽内注水 ,直到水满为止. 有条件最好用蒸馏水 ,以保持流体清洁 2. 直流数字表的使用方法请具体阅读使用说明书.3. 大流量状态下的压差测量系统,应先接电予热10 15 分钟,调好数字表的零点 ,方可启动泵做试验.4. 检查导压系统内有无气泡存在.当流量为零时 ,假设空气 水倒置型管内两液柱的高度差不为零,就说明系统内有气泡存在 ,需赶净气
10、泡方可测取数据.赶气泡的方法 : 将流量调至最大 ,把全部的阀门全部打开,排出导压管内的气泡,直至排净为止.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5. 测取数据的次序可从大流量至小流量,反之也可 ,一般测1520 组数,建议当流量读数小于 300L h 时,只用空气 水倒置型管测压差 P.6. 局部阻力测定时关闭阀门3 和 4,全开或半开阀门7,用倒置 U 型管关测量远端、近端压差并能测出局部阻力系数.7. 待数据测量完毕 ,关闭流量调剂阀 ,切断电源.六、试验留意事项 :1. 利用压力传感器测大流量下 P 时,应切断空气 水倒置型管闭阀门13、13否就影响测量数值.2. 假设较长时
11、间内不做试验,放掉系统内及储水槽内的水.3. 在试验过程中每调剂一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳固以后方可记录数据.4. 较长时间未做试验,启动离心泵之前应先盘轴转动否就易烧坏电机.七、数据处理:1 Re的运算在被测直管段的两取压口之间列柏努利方程式,可得 : Pf P 1 PfLu2hf 2 d2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2dPf 2L udu 3 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_Re 4 符号意义 :d管径 mL管长 mu流体流速 m s Pf直管阻力引起的压降N m 2流体密度 Kg m3流体粘度 Pa.s摩擦阻力系数Re雷诺准数测得一系列流量
12、下的 Pf 之后 ,依据试验数据和式 1,3 运算出不同流速下的值.用式 4 运算出 Re 值,从而整理出 R之e 间的关系 , 在双对数坐标纸上绘出 Re曲线.2.局部阻力的运算:2H f 局=P局/ =2P近-P远/ =u /2p22u可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_试验三、 离心泵性能测定试验一、试验目的:1、熟识离心泵的结构与操作方法,明白压力、流量的测量方法.2、把握离心泵特性曲线、管路特性曲线的测定方法、表示方法,加深对离心泵性能的明白.二、试验内容:1、熟识离心泵的结构与操作.2、手动或电脑自动采集数据和过程掌握测定某型号离心泵在肯定转速下,Q流量与 H扬程、N轴
13、功率、 效率之间的特性曲线以及特定管路条件下的管路特性曲线.三、 试验原理:A 、离心泵性能的测定:离心泵是最常见的液体输送设备.对于肯定型号的泵在肯定的转速下,离心泵的扬程 H、轴功率 N 及效率 均随流量 Q 的转变而转变.通常通过试验测出Q-H 、Q-N 及 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相宜操作条件和选用泵的重要依据.本试验中使用的即为测定离心泵特性曲线的装置,具体测定方法如下:1、H 的测定:在泵的吸入口和压出口之间以1N 流体为基准列柏努利方程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ZP入u 2 入HZP出u 出H可编辑资料 - - - 欢迎
14、下载精品_精品资料_2入出g2 gPPg2 g22f入 出1-1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_出入HZ出Z入)gu 出u 入2gH f入 出可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_上式中H f入出 是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流淌阻力不包括泵体内部可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的流淌阻力所引起的压头缺失,当所选的两截面很接近泵体时,与柏努利方程中其可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_它项比较,H f入出值很小,故可忽视.于是上式变为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可
15、编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_HZ出P出P入Z入)gu 2 出u 2入2g1-2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_将测得的高差Z出 Z 入)和 P出P入 的值以及运算所得的u 入, u 出代入式 1-2 即可可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_求得 H 的值.2、 N 的测定: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,传动效率可视可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_为,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
16、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.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3、的测定NeNeHQgHQ可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_N1000102式中: 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, 水的密度, kg/m 3B、管路特性曲线的测定:在特定的管路条件下,应用变频调速器转变电机的频率,相应转变了泵的转速流量.分别测量泵的扬程、流量,即可得到管路特性曲线.四、试验流程及设备主要技术参数:1、试验流程:水泵将储水槽中的水抽出,送入试验系统 ,由出口调剂阀掌握流量,经
17、涡轮番量计计量流量后经流回储水槽循环使用.2、主要仪器设备一览表:流量公式: Q=F/K*3600/1000 ,其中 F 为频率数, K 为涡轮番量计外表常数.序 号名称规格型号可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1储水箱不锈钢450 500 5502离心泵WB 70/0553出口调剂阀铜质截止阀,通径404变频调速器NS五、试验操作:试验前,向储水槽加入蒸馏水,合上电源总开关.试验操作:将出口调剂阀关到零位.1、依据变频调速器说明设定Fn-11 为 0. Fn-10 为 0后在并设定变频调速器的频率50.2、启动离心泵.转变流量调剂阀的位置,分别记录稳固后各流量下的流量、泵进出口
18、压力和电机输入功率值,测8-10 组数据流量调剂阀的位置从零位到最大.处理数据后可以得到离心泵特性曲线.3、将流量调剂阀放在任何一位置,转变变频调速器的频率以转变泵的流量,分别记录稳固后各频率下的流量、泵进出口压力值,测8 10 组数据,处理数据后可得到管路特性曲线.4、把流量调至零位后,停泵.六、 使用试验设备应留意的事项:1. 试验前应检查水槽水位,流量调剂阀关闭到零位.2. 留意变频调速器的使用方法.严格依据试验操作中给出的变频器参数进行调剂,在电脑自动掌握时不要手动转变变频器的频率.变频器其它参数不要改动.七、 附录1、数据处理方法: 运算举例:测量频率流量138HZ 、电机输入功率0
19、.65Kw 泵出口处压强 P2=0.132MPa 、泵入口处压强 P1=0.012MPa , 液体温度 17.5 液体密度 =1000.8kg/m3流量公式: Q=F/K*3600/1000 ,其中外表常数K=76.724,F=138可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3/HQ=138/76.724*3600/1000可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_泵的扬程 H P2P1gu 2u12 g Z 2Z 1 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0.1320.012
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