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1、实验一流体力学综合实验实验报告实验一流体力学综合实验预习实验 : 一、 实验目的1.熟悉流体在管路中流动阻力的测定方法及实验数据的归纳2.测定直管摩擦系数与eR 关系曲线及局部阻力系数3、 了解离心泵的构造, 熟悉其操作与调节方法4、 测出单级离心泵在固定转速下的特定曲线二、 实验原理流体在管路中的流动阻力分为直管阻力与局部阻力两种。直管阻力就是流体流经一定管径的直管时 ,由于流体内摩擦而产生的阻力,可由下式计算 : gudlgpHf22(3-1) 局部阻力主要就是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力,计算公式如下 : gugpHf22(3-2) 管路的
2、能量损失fffHHH (3-3) 式中fH直管阻力 ,m水柱 ; 直管摩擦阻力系数; l管长 , m; d直管内径 , m; u管内平均流速,1sm; g重力加速度,9 、812smp直管阻力引起的压强降,Pa;流体的密度,3mkg; 局部阻力系数;由式 3-1 可得精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 实验一流体力学综合实验实验报告22ludP (3-4) 这样 ,利用实验方法测取不同流量下长度为l 直管两端的压差P即可计算出与Re,
3、然后在双对数坐标纸上标绘出Re的曲线图。离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式、叶轮转速的影响。实验将测出的HQ、NQ、Q之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线, 即为离心泵的特性曲线, 根据曲线可找出泵的最佳操作范围, 作为选泵的依据。离心泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得: guuhHHH221220入口压力表出口压力表(3-5)式中出口压力表H离心泵出口压力表读数,m 水柱 ; 入口压力表H离心泵入口压力表的读数,m 水柱 ; 0h离心泵进、出口管路两测压点间的垂直距离,可忽略不计 ; 1u吸入管内流体的流速,1sm; 2u压出管内流体的流速,1sm泵的有效功率, 由于泵在运转过程中存在
4、种种能量损失, 使泵的实际压头与流量较理论值为低 , 而输入泵的功率又较理论值为高, 所以泵的效率%100NNe (3-6) 而泵的有效功率gQHNee/(3600 1000) (3-7) 式中 :eN泵的有效功率,Kw; N电机的输入功率, 由功率表测出 ,Kw; Q泵的流量 ,-13hm;eH泵的扬程 ,m水柱。三、 实验装置流程图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 实验一流体力学综合实验实验报告图 3-1 流体力学综合实验流程图
5、1-底阀2-入口压力表3-离心泵4-出口压力表5-充水阀6-差压变送器7-涡轮流量计8-水箱管子规格 : 1#2#,入口内径为35.75mm,出口内径为27.1mm,直管内径为27.1mm,直管管长1m。3#8#,入口内径为41mm,出口内径为35.75mm,直管内径为35.75mm,直管管长1m 四、 实验步骤1. 打开充水阀向离心泵泵壳内充水。2. 关闭充水阀、出口流量调节阀, 启动总电源开关, 启动电机电源开关。3.打开出口调节阀至最大,记录下管路流量最大值,即控制柜上的涡轮流量计的读数。4. 直管阻力的测定: 调节出口阀 , 流量从大到小测取810 次, 再由小到大测取810 次,记录
6、各次实验数据,包括涡轮流量计的读数、直管压差示值。5、 局部阻力的测定( 要求流量在14 13hm范围内 ): 调节出口阀 , 改变管路流量3次, 分别记录闸阀压差、截止阀压差、涡轮流量计的读数。6、 离心泵特性曲线的测定: 调节出口阀 , 流量从最大到最小测取810 次,再由最小到最大测取 810 次,记录各次实验数据, 包括入口压力表、出口压力表、涡轮流量计、功率表的读数。7. 测取实验用水的温度。8. 依次关闭出口流量调节阀、电机开关、总电源开关。4、 当测量流量为零的数据点时,即出口阀全关 ,数据测量时间不宜太长,以免泵壳内水发热气化。五、原始数据纪录表格及实验数据处理表格流量m3/h
7、 直管压差mmH2O 柱入口压力mmHg 出口压力Kpa 功率表读数 Kw 0、05 5 -41 153、3 0、505 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 实验一流体力学综合实验实验报告局部阻力系数测定 : 流量 m3/h 闸阀压差 (mmH2O) 截止阀压差(mmH2O) 9、72 408 455 6、36 187 199 4、71 107 116 1、25 44 -51 152、1 0、558 1、3 45 -51 151、7
8、0、568 2、21 78 -59 151、5 0、582 2、38 83 -59 151、3 0、601 3、14 115 -66 150、3 0、613 3、16 119 -67 150、2 0、625 4、04 182 -79 147、8 0、643 4、37 198 -84 147、4 0、668 5、25 243 -92 145、8 0、676 5、26 271 -94 145、4 0、677 6、36 300 -97 143、9 0、684 6、44 307 -103 143、2 0、695 7、2 359 -112 140、4 0、712 7、2 397 -118 138、6 0
9、、712 8、14 475 -139 132、2 0、743 8、19 475 -139 132、1 0、747 9、21 570 -166 123、4 0、767 9、26 578 -169 123、1 0、783 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 实验一流体力学综合实验实验报告六、实验数据处理表格流量m3/h 直管压差mmH2O 柱入口压力mmHg 出口压力Kpa 功率表读数 Kw 流速m/s Re 摩擦系数扬程 He (m)
10、有效功率Ne (kW) 效率 0、05 5 -41 153、3 0、505 0、024 16、21 0、002 0、44 1、25 44 -51 152、1 0、558 0、602 14283、 74 0、0645 16、22 0、055 9、89 1、3 45 -51 151、7 0、568 0、626 14855、 09 0、061 16、18 0、057 10、08 2、21 78 -59 151、5 0、582 1、064 25253、 65 0、0366 16、27 0、098 16、81 2、38 83 -59 151、3 0、601 1、147 27196、 24 0、0336
11、16、25 0、105 17、51 3、14 115 -66 150、3 0、613 1、513 35880、 75 0、0267 16、24 0、139 22、64 3、16 119 -67 150、2 0、625 1、523 36109、 29 0、0273 16、24 0、140 22、35 4、04 182 -79 147、8 0、643 1、947 46165、 04 0、0255 16、16 0、178 27、63 4、37 198 -84 147、4 0、668 2、106 49935、 95 0、0237 16、19 0、192 28、82 5、25 243 -92 145、8
12、 0、676 2、529 59991、7 0、0202 16、14 0、231 34、10 5、26 271 -94 145、4 0、677 2、534 60105、 97 0、0224 16、12 0、231 34、09 6、36 300 -97 143、9 0、684 3、064 72675、 66 0、017 16、01 0、277 40、51 6、44 307 -103 143、2 0、695 3、103 73589、 82 0、017 16、02 0、281 40、40 7、2 359 -112 140、4 0、712 3、469 82274、 33 0、0159 15、85 0、3
13、11 43、63 7、2 397 -118 138、6 0、712 3、469 82274、 33 0、0175 15、75 0、309 43、35 8、14 475 -139 132、2 0、743 3、922 93015、 71 0、0164 15、39 0、341 45、87 8、19 475 -139 132、1 0、747 3、946 93587、 06 0、0162 15、38 0、343 45、88 9、21 570 -166 123、4 0、767 4、438 105242、 6 0、0154 14、86 0、372 48、54 9、26 578 -169 123、1 0、78
14、3 4、462 105813、 9 0、0154 14、87 0、375 47、84 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 实验一流体力学综合实验实验报告2、局部阻力系数测定数据处理流量m3/h 闸阀压差(mmH2O) 闸阀局部阻力系数截止阀压差(mmH2O) 截止阀局部阻力系数9、72 408 0、36 455 0、41 6、36 187 0、39 199 0、42 4、71 107 0、41 116 0、44 阻力系数平均值0、39
15、 0、42 七、实验数据处理举例说明: 1、 原始数据 : 流量 m3/h 直管压差 mmH2O 柱入口压力 mmHg 出口压力 Kpa 功率表读数 Kw 1、25 44 -51 152、1 0、558 流量 1、25 m3/h流速 : 221.25/ 36000.602/0.027144iQum sd32220.027129.8144100.064510.602Pdgglu?39980.6020.0271Re14283.741.140410ud222103251152 10101325760998.6 9.81uuHHHhgHH出口压力表入口压力表出口压力表入口压力表2、流量 9、72 m3
16、/h 闸阀压差 408mmH2O 229.72/ 36004.68/0.027144iQum sdgugpHf2222229.810.4080.364.68fgHu九、实验结果分析与讨论精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 实验一流体力学综合实验实验报告1.通过上述计算,求得不同流量下计算直管摩擦系数及雷诺准数,在双对数坐标纸上标绘Re的关系曲线 ,如图 1 所示。图 1 雷诺数与摩擦系数的关系曲线泵的型号 :SLWH40100, 转速
17、:2950 r/min 从图中可以瞧出,在雷诺数 Re 小于 7、26104时,摩擦系数随着Re 的减小 ,由 0、0645减小到 0、0202,当雷诺数 Re 大于 7、26104时,摩擦系数随着Re 的增加 ,基本保持不变。上述实验结果表明,当雷诺数 Re 大于 7、 26104时,管路系统中流体的流动状况进入了完全湍流区 ,在该区域 ,摩擦系数仅仅就是相对粗糙度的函数, 与雷诺数Re无关。2.计算局部阻力系数的平均值。3、 以流量Q为横坐标 ,分别以及eHN,为纵坐标 ,绘出此离心泵的特性曲线。(1)QHe 曲线 : 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - -
18、 - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 实验一流体力学综合实验实验报告图 2 流量Q与扬程 He 的关系曲线泵的型号 :SLWH40100, 转速 :2950 r/min 流量Q与扬程 He 的关系曲线如图2 所示。从图中可以瞧出,随着流量的增加,He 降低 ,流量与扬程的关系基本上满足二次方关系曲线。流量Q与效率的关系曲线如图3 所示。从图中可以瞧出,先随着流量的增加而增加,在流量为 9、21 m3/h 时,效率达到最大值,流量继续增大,效率减小。 这与效率先随流量的增加而增加 ,达到一最大值后,随流量的
19、增加而减小的规律相吻合。图 3 流量Q与效率的关系曲线泵的型号 :SLWH40100, 转速 :2950 r/min 流量Q与轴功率N 的关系曲线如图4 所示。从图中可以瞧出,轴功率N 随着流量的增加而增加 ,二者基本呈直线关系。当流量为零时,所需要的轴功率最低,因此泵启动之前要求关闭泵的出口阀门 ,启动泵 ,以达到保护电机的目的。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - - 实验一流体力学综合实验实验报告图 4 流量Q与轴功率 N的关系曲线泵的型号 :SLWH40100, 转速 :2950 r/min 十、总结1、 注意电机与泵就是否能正常运转,有无杂音 ,电机就是否发热等,一旦发现异常 ,立即关闭泵电源开关。2、 泵启动前先冲水排气,启动时应关闭出口阀,停泵前也应先关出口阀; 3、 泵启动后 ,应及时打开出口阀,观察泵就是否已正常输水工作,如果没有应及时停泵,以保护机械密封装置; 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - - -