化工原理流体综合实验报告.docx

《化工原理流体综合实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理流体综合实验报告.docx（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、流体综合试验试验目的1） 能进展光滑管、粗糙管、闸阀局部阻力测定试验，测出湍流区阻力系数与雷诺数关系曲线图；2） 能进展离心泵特性曲线测定试验，测出扬程与流量、功率与流量以及离心泵效率与流量的关系曲线图；3） 学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解涡轮番量计、电动调整阀以及相关仪表的原理和操作；离心泵特性测定试验一、 根本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率与泵的流量Q之间的关系曲线，它是流体在泵内流淌规律的宏观表现形式。由于泵内部流淌状况简单，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠 试验测

2、定。1. 扬程H的测定与计算取离心泵进口真空表和出口压力表处为 1 、 2两截面， 列机械能衡算方程：11 由于两截面间的管子较短，通常可无视阻力项fh，速度平方差也很小，故也可无视，则有式中： H=Z -Z ，表示泵出口和进口间的位差，m；1221流体密度，kg/m3 ；g重力加速度 m/s2；p1、p2分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa；H 、H 分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m；12u 、u 分别为泵进、出口的流速，m/s；12z 、z 分别为真空表、压力表的安装高度，m。12由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。2. 轴功

3、率N的测量与计算N=N电k W13其中，N为电功率表显示值，k代表电机传动效率，可取k=0.95电3. 效率的计算e泵的效率是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功率，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。泵的有效功率Ne可用下式计算：故泵效率为N =HQg14四、试验步骤及留意事项一试验步骤： 试验预备：（1） 试验用水预备：清洗水箱，并加装试验用水。（2） 离心泵排气：通过灌泵漏斗给离心泵灌水，排出泵内气体。2、开头试验：15（1） 仪表自检状况，翻开泵进口阀，关闭泵出口阀，试开离心泵，检查电

4、机运转时声音是否正常，离心泵运转的方向是否正确。（2） 开启离心泵，当泵的转速到达额定转速后，翻开出口阀。（3） 试验时，通过组态软件或仪表渐渐转变出口流量调整阀的开度，使泵出口流量从 1000L/h渐渐增大到4000L/h，每次增加500L/h。在每一个流量下，待系统稳定流淌5分 钟后，读取相应数据。离心泵特性试验主要需猎取的试验数据为：流量Q、泵进口压 力p1、泵出口压力p 、电机功率N 、泵转速n，及流体温度t和两测压点间高度差H H 0.1m。2电00（4） 试验完毕，先关闭出口流量调整阀，再停泵。然后记录下离心泵的型号，额定流量、额定转速、扬程和功率等。二留意事项：（1） 一般每次试

5、验前，均需对泵进展灌泵操作，以防止离心泵气缚。同时留意定期对 泵进展保养，防止叶轮被固体颗粒损坏。（2） 泵运转过程中，勿触碰泵主轴局部，因其高速转动，可能会缠绕并损害身体接触 部位。（3） 不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否则泵中液体循环温度上升，易生气泡，使泵抽空。五、数据处理1记录试验原始数据如下表1：泵进出口测压点高度差H =0.1m0试验次数流量Q泵进口压力 泵出口压力电机功率泵转速nm3/hp /kPa1p /kPa2N电/kWr/m表111-4.5219.10.439190021.5-4.6215.50.462192032-4.9211.50.490192

6、042.5-5.1207.10.520188053-5.1201.00.549190063.5-5.5194.50.572188074-6.4185.80.592188084.5-7.0177.00.618186095-7.7165.40.64018602依据原理局部的公式，按比例定律校合转速后，计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率，如表2：试验次数流量Q表2扬程H轴功率N泵效率m3/hmkW%1122.890.41714.9621.522.540.43920.993222.160.46625.9442.521.730.49429.975321.110.52233.0963.520.490.54

7、335.967419.690.56238.1784.518.860.58739.389517.750.60839.77(3) 肯定转速下的HQ、NQ、 Q曲线图 1 HQ 曲线图 2 NQ 曲线7图3 Q曲线六、分析争论离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，本试验在保持转速恒定约为1900 r/m，测得离心泵工作的相关性能参数，并通过计算获得HQ、NQ、Q曲线3条曲线。由图1可以看出，随着流量增大，扬程变小；由图2可知道，随着流量增大，轴功率也上升；由图3可知，开头泵的效率随流量的增大而显著增大，后来增大速度变缓，在Q=5 m3/h四周到达某一最大值后有下降的趋势，但不明显，缘由可

8、能是数据缺乏，无法完全显示出全部曲线。综合考虑，该离心泵在Q=45之间工作效率较高，也最经济。流体流淌阻力测定试验一、试验目的1. 把握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般试验方法。2. 测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内与Re的关系曲线。3. 测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数。4. 学会倒U形压差计和涡轮番量计的使用方法。5. 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。二、根本原理流体通过由直管、管件如三通和弯头等和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪 应力和涡流应力的存在，要损失肯定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、

9、阀门时因流体运动方向和速度大小转变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。1. 直管阻力摩擦系数的测定流体在水公平径直管中稳定流淌时，阻力损失为： 1即，2式中： 直管阻力摩擦系数，无因次；d 直管内径，m；P 流体流经l米直管的压力降，Pa；fh 单位质量流体流经l米直管的机械能损失，J/kg；f流体密度，kg/m3；l直管长度，m；u 流体在管内流淌的平均流速，m/s。滞流(层流)时，=34式中：Re 雷诺准数，无因次；流体粘度，kg/(ms)。湍流时是雷诺准数Re和相对粗糙度/d的函数，须由试验确定。由式2可知，欲测定，需确定l、d，测定p 、u、等参数。 l、d为装置参数装置f参数表格中给

10、出， 、通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。例如本装置承受涡轮番量计测流量Vm3/h。(5)2. 局部阻力系数 的测定局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。(1) 当量长度法流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为的同直径的管道所产生 的机械能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当 量长度合并在一起计算，则流体在管路中流淌时的总机械能损失h 为：f(6)(2) 阻力系数法流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示

11、为流体在小管径内流淌时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即：式中：局部阻力系数，无因次；p 局部阻力压强降，Pa；f本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直管段的压降由直管阻力试验结果求取。 流体密度，kg/m3；g 重力加速度，9.81m/s2；u 流体在小截面管中的平均流速，ms。本试验承受阻力系数法表示管件或阀门的局部阻力损失。三、试验装置与流程1. 试验装置试验装置如图1所示：图1 试验装置流程示意图1离心泵；2进口压力变送器；3铂热电阻测量水温；4出口压力变送器；5电气仪表掌握箱；6均压环；7粗糙管；8光滑管离心泵试验中充当离心泵管路； 9局部

12、阻力管；10管路选择球阀；11涡轮番量计；12局部阻力管上的闸阀；13电动调整阀；14差压变送器；15水箱2. 试验流程试验对象局部是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮 流量计和倒U型压差计等所组成的。管路局部有三段并联的长直管，分别为用于测定局部阻力系数，光滑管直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力局部使用不锈钢管，其 上装有待测管件(闸阀)；光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。水的流量使用涡轮番量计测量，管路和管件的阻力承受差压变送器将差压信号传递给无纸记录仪。3. 装置参数装置参数如表1所示

13、。由于管子的材质存在批次的差异，所以可能会产生管径的不同， 所以表1中的管内径只能做为参考。四、试验步骤1. 泵启动：首先对水箱进展灌水，然后关闭出口阀，翻开总电源和仪表开关，启动水泵， 待电机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大。2. 试验管路选择：选择试验管路，把对应的进口阀翻开，并在出口阀最大开度下，保持全流量流淌510min。3. 流量调整：通过离心泵变频器调整管路流量，让流量从1到4m3/h范围内变化，建议每次 试验变化0.5m3/h左右。每次转变流量，待流淌到达稳定后，登记对应的压差值；自控状态，流量掌握界面设定流量值或设定电动调整阀开度，待流量稳定记录相关数据即可。4. 计算：装置确

14、定时，依据P 和u的试验测定值，可计算和，在等温条件下，雷诺数Re=du/=Au，其中A为常数，因此只要调整管路流量，即可得到一系列Re的试验点，从而绘出Re曲线。5. 试验完毕：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，清理装置。五、试验数据处理依据上述试验测得的数据填写到下表：管路类型光滑管粗糙管管路类型局部阻力管表2试验次数流量m/h流速m/s压降KPa雷诺数Re温度摩擦系数 110.884640.1523518.34732.70.0076721.51.326960.3935277.5232.60.00886321.769290.7147036.69332.50.0090742.52.211611

15、.0758795.86632.50.00875532.653931.4970555.0432.40.0084663.53.09625282314.21332.40.0083473.73.273182.2187017.88232.40.00825843.538572.5894073.38632.50.00824110.884640.9623518.34733.10.0490721.51.326961.9835277.5232.90.04498321.769293.3347036.69332.90.0425542.52.211614.9958795.86632.80.04081532.653937

16、.270555.0432.70.0408963.53.096259.882314.21332.70.0408973.73.2731810.8887017.88232.80.04062843.5385712.5994073.38632.80.04022试验次流量流速压降雷诺数温度局部阻数m/hm/sKPaRe力系数110.884640.2523518.34734.10.255621.51.326960.5935277.5233.90.2272321.769291.0247036.69333.70.193142.52.211611.6158795.86633.50.2238532.653932.2

17、870555.0433.40.224363.53.09625382314.21333.40.203673.73.273183.2587017.88233.30.1941843.538573.7694073.38633.40.1835六、分析争论图 2 粗糙管Re 曲线1. 完全湍流时，由试验测得粗糙管摩擦系数约为0.4，查莫狄摩擦系数图可知，相对粗糙度约为0.0125，故确定粗糙度为0.25mm2. 下表是依据光滑管试验结果，比照柏拉修斯方程计算出的理论值流量m/h11.522.533.53.74平均值试验值0.00770.00870.00910.00880.00850.00830.00830.00820.0085理论值0.02560.02310.02150.02030.01940.01870.01840.01810.2063误差值为0.2063-0.085=0.1213，误差很大，缘由可能是光滑管内壁变粗糙了，或是试验仪器本身测定时性能不稳定，固有误差较大。 3依据局部阻力试验结果，求出闸阀全开时的平均值。0.2272+0.1931+0.2238+0.2243+0.2036+0.1941+0.1835=0.2132