CB-1流体力学综合实验..

CB-1流体力学综合实验报告

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. 掌握不同流量下摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系及其变化规律。

3. 学习压差传感器测量压差，流量计测量流量的方法。

4. 掌握对数坐标系的使用方法。

5. 熟悉离心泵的结构与操作方法，了解常用的测压仪表。

6. 测定恒定转速条件下泵的扬程(H)、轴功率(N)以及效率（η）与泵的流量(Q)之间的泵特性曲线，加深

对离心泵性能的了解。

7. 掌握流量计的标定方法。

8. 了解文丘里流量计流量系数C随雷诺数Re的变化规律，流量系数C的确定方法。

9. 学习合理选择坐标系的方法。

二、装置整体流程图

图1 实验装置流程示意图

设备主要参数：输送设备：（1）离心泵型号40SBF-13，额定流量6m ³/h ，额定扬程13m ，额定电压380V ，

额定功率0.55KW ，材质不锈钢；（2）离心泵型号50SBF-18，额定流量13m ³/h ，额定扬程18m ，额定电压380V ，额定功率1.5KW ， 测量仪表：（1）压力

PI-101 不锈钢真空表，测量范围-0.1-0MPa PI-102 不锈钢压力表，测量范围0-0.25MPa

PI-103 不锈钢差压变送器，测量范围0-200Kpa ，精度1.0,测量介质-水

（2）温度

TI-101 双金属温度计，测量范围0-100℃，精度1.6，材质-不锈钢 （3）流量

FI-101 玻璃转子流量计，型号LZB-25，测量范围100-1000L/h ，精度1.6 FI-102 玻璃转子流量计，型号LZB-10，测量范围10-100L/h ，精度1.6 涡轮流量计，型号LWGY-25，测量范围1-10m ³/h ，精度1.0

容器：水槽容积50L ，不锈钢材质

三、实验内容

（1）离心泵特性测定实验

一、基本原理

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η与泵的流量Q 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。

1． 流量的测定

流量是在实验过程中设定值，可直接通过手动阀门来调节实验所需的流量值。

2．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：

f

H g

u

g p z H g u g p z ∑+++=+++222

2222111ρρ

（1－1）

由于两截面间的管长较短，通常可忽略阻力项f H ∑，速度平方差也很小故可忽略，则有 (=H g

p p z z ρ1

212)-+

- （1－2） 式中： 12z z -，表示泵出口和进口间的位差，m ；

ρ——流体密度，kg/m 3

； g ——重力加速度 m/s 2；

p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa ； u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s ； z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m 。

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。 3．轴功率N 的测量与计算

k Ne N ⨯= （W ） （1－3）

泵的有效功率Ne 可用下式计算：

g HQ Ne ρ= （1－4）

其中，Ne 为电功率表显示值，k 代表电机效率，可取6.0＝k 。

4．效率η的计算

泵的效率η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，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。

故泵效率为 %100⨯=

=N

g

HQ Ne

ρη （1－5） 二、实验步骤及注意事项

1．实验步骤：

（1）关闭设备所有阀门，清洗水箱，并加装实验用水,

（2）打开离心泵进口阀Q101、开启J102给离心泵灌水，然后全关离心泵流量调节阀J101、J102，

打开总电按钮，启动离心泵，等离心泵工作正常后通过阀J102调节流体流量到实验指定值，开始实验，每次测量时分别记录下离心泵前后真空表、压力表的指示值和功率表读数。

（4）测取10组左右数据后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号，额定流量、额

定转速、扬程和功率等），停泵前先将出口阀关闭。

2．注意事项：

（1）一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养，防止叶轮被固体颗粒损坏。

（2）泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。

（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升高，易生气泡，使泵抽空。

（4）水箱安装于离心泵泵头上端，所以流量比较小时，真空度为零，一般大泵真空度为-0.08MPa，小泵为-0.04MPa方可实验，调节方法就是关小离心泵进口阀，人为的制造真空度，以方便实验取值，关小至真空度到指定值，可进行实验。

（5）实验之前必须做好预习工作，加深对设备的了解，为了防止实验误操作，老师可以通过提问的方式，让学生明白实验的整个操作流程，防止实验实验事故的发生。

（6）本设备为纯手动操作，请学生勿动仪表调节参数。

三、数据处理

记录实验原始数据于表1。

实验日期：实验人员：学号：装置号：

离心泵型号：额定流量：额定扬程：额定功率：

泵进出口测压点高度差：流体温度：

1. 数据记录