化工原理实验预习报告

流动过程综合实验（预习报告）

化工七班

一、 实验任务

(1) 测定流体流经光滑直管时的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系曲线。

要求：将λ与Re 在层流、过渡流和湍流三个流型区的关系标在同一张双对数坐标纸上。 (2) 测定离心泵在一定转速(频率 50HZ)下的特性曲线。

（3）采用变频器调节,测定在改变的转速下离心泵的特性曲线。

二、 实验原理

(1)测定流体流经光滑直管时的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系曲线。 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡轮的影响会产生阻力。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。直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。

所用到的公式为：

μ

ρ

du =

Re

在实验装置中，直管段管长L 和管径d 都已固定；若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值；所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降f P ∆与流速u （流量V ）之间的关系。压强降f P ∆用倒置U 形管和差压传感器来测量，体积流量由转子流量计和涡轮流量计等测量。

(2) 测定离心泵在一定转速(频率 50HZ)下的特性曲线。

泵的扬程He

在离心泵进出口管装设真空表和压力表的管截面列出柏努利方程式，(以单位重量液体为衡算标准)

则：

由于两取压口紧靠离心泵进出口，因此直管段摩擦损失很小，其阻力损失归入离心泵的效率，

故=0。

若离心泵进出口管径相同，则 u1=u2上式可写成为：

式中：H压强表、H真空表——分别为压强表和真空表所测得的表压和真空度，以（m液柱）表示的数值。

h0——压强表和真空表中心之垂直距离。

泵的轴功率N

离心泵从电机获得的实际功率（即单位时间内电机向离心泵输入的功）称离心泵的轴功率。

泵的轴功率和电机的电功率之间有如下的关系：

N=N电·η电·η传

式中：N电——电动机的电功率，由功率表测得（KW）；

η电——电动机效率，取0.9；

η传——传动效率，η传=1.0。

泵的效率η

离心泵的有效功率Ne与轴功率之比称为效率。

（3）采用变频器调节,测定在改变的转速下离心泵的特性曲线。

离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。因此改变频率后，离心泵的转速会发生改变，其特征曲线也会相应地改变。实验原理同实验二。

三、简明实验流程示意图

(1) 测定流体流经光滑直管时的摩擦系数λ与雷诺数Re的关系曲线。如图1所示。

图1 测定流体流经光滑直管时的摩擦系数λ与雷诺数Re的关系曲线实验装置流程图

1-离心泵；2,3-流量调节阀；4-转子流量计；5-光滑管；6-粗糙管；7，8-测压口；9-倒置U形管；10-水箱；11-温度计

(2) 测定离心泵在一定转速(频率50HZ)下的特性曲线。如图2所示

图2 测定离心泵在一定转速下的特性曲线实验装置流程图

1-离心泵；2-流量调节阀；3-真空表；4-压力表；5-转子流量计；6-水箱；7-温度计

（3）采用变频器调节,测定在改变的转速下离心泵的特性曲线。 改变频率后，操作同实验二。

四、原始数据记录表

(1) 测定流体流经直管时的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系曲线。数据表见表1。

表1测定流体流经直管时的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系曲线原始数据表

光滑管

粗糙管

流量V/ 压降f P ∆/ 流量V/ 压降f P ∆/

备注：流体温度（实验前）： （实验后）： 光滑管内径： 粗糙管内径： 取压口间距：

(2) 测定离心泵在一定转速(频率 50HZ)下的特性曲线。数据表见表2

表2 测定离心泵的特征曲线原始数据记录表 流量V/ 压力表P1/ 真空表P2/ 功率W/

备注：流体温度（实验前）：

（实验后）：

管径：

去压口垂直高度差：

（3）采用变频器调节,测定在改变的转速下离心泵的特性曲线。原始数据记录见表3和表4

表3 测定改变转速下离心泵特征曲线原始数据记录表一

频率：

流量V/ 压力表P1/ 真空表P2/ 功率W/

备注：流体温度（实验前）：

（实验后）：

流动过程综合实验实验报告

（接预习报告）

五、 操作步骤

（1）开启电源。旋开倒置U 形管左右旋钮，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置U 形管内液柱高度差为零，表明系统内无气泡存在；若不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行排气操作。

（2）启动离心泵前，检查所谓流量调节阀是否关闭。开启离心泵，慢慢打开调节阀，打开光滑管阻力测定的导向阀。关闭平衡阀。

（3）读取流体温度，通过阀调节流量，从最小流量到最大流量，先后用转子流量计、小涡轮流量计、大涡轮流量计测取12组以上数据（包括流量和压力降）。 （4）在水箱中测取水温。

（5）全开回流阀，打开离心泵特征曲线测定实验的导向阀。

（6）从流量为零至最大或流量从最大到零测取12组以上数据（包括流量、功率、真空表和压力表读数），并记录水温。

（7）将离心泵功率调节到45Hz ，重复第（6）步。 （8）实验结束，关闭流量调节阀，切断电源

六、 数据处理

实验原始数据见表1，表2，表3。 数据整理见表4，表5，表6。

（1）测定流体流经直管时的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系曲线实验：

表4测定流体流经直管时的摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系曲线数据整理表 流量V/（L/h ） 压降f P /kPa 流速u/（m/s ） 摩擦系数λ×102

雷诺数Re ×10-

³

10.0 0.117 0.0564 14.60 0.4934 18.0 0.166 0.1015 6.394 0.8881 28.0 0.259 0.1580 4.123 1.382 40.0 0.369 0.2257 2.878 1.974

498 7.7 2.809 0.3875 24.57 688 8.7 3.881 0.2294 33.95 835 9.7 4.710 0.1736 41.20 1076 12.7 6.070 0.1369 53.09 1683 16.7 9.494 0.07359 83.04 2665 35.7 15.03 0.06274 131.5 3647

58.1

20.57

0.05452

179.9