《流体输送合实验》

一、实验名称

流体输送综合实验

二、实验目的

1.学习离心泵操作；

2.学习直管阻力测定方法，计算出λ、Re 作出λ—Re 双对数曲线关系图

3.计算出局部阻力系数；

4.学习离心泵特性曲线的测定，画出H —Q 、Ne —Q 、η—Q 三、实验原理 （一）阻力

1.直管阻力损失

流体在圆形管流动时的阻力损失可用范宁公式计算：

]/[2

2

kg J u d l h f ⋅=λ （1） 式中： λ——摩擦系数

l ——直管长[m] d ——管内径[m]

u ——管内流速[m/s]，由下式计算：

]/)[785.03600/(2

s m d V u ⨯= （2） V ——流量[m 3

/h]，由孔板流量计测定

直管阻力损失由图2-2-1-1（a ）装置测定，原理如下： 在截面AA ’及BB ’之间列出柏努利方程：

f B B B A A A h p u gZ p u gZ +++=++ρ

ρ2222 因是同内径的水平管段，故B A B A u u Z Z ==,，上式移项整理得： ]/[kg J p p h B

A f ρ

-=

（3）

在图2-2-1-1（a ）所示的U 形压差计内00`截面列能量方程： ρρρ)(R m g p gR gm p A s B ++=++

(a)

(b)

图2-2-1-1 直管阻力测定

整理上式得：

]/)[(2

m N gR p p S B A ρρ-=- （4）

将上式（4）代入式（3）得： ]/[)

(kg J gR h s f ρ

ρρ-=

（5）

式中：g=9.8[N/kg]—重力加速度

R ——压差读数[CCl 4]，[m] ρs=1590[kg/m 3

]——CCl 4的密度 ρ——水的密度[kg/m 3

]，由水温查表得

若用图2-2-1-1 (b)的∩压差计测压降（本实验室采用），则由式（3）得： ]/`[kg J gR p p h B

B

A f =-=ρ (6)

或 ]`[2O mH R g

p p h B

A f =-=

ρ (7) 式中：R`——∩压差计读数[mH 2O]

将式（5）或式（4）之值入（1）中，移项整理得摩擦系数计算值。

2

/2

u d l h f ⋅=λ (8)

雷诺数Re 按下式计算： μ

ρ

du =

Re (9)

式中：μ——水的粘度[Pa ·s]，由水温查表得

其余符号同上。

2、局部阻力损失

克服局部阻力引起能量损失常用下式表示：

]/[2

2

`kg J u h f

ζ= （10） 式中：u ——流体在管中的流速[m/s]

ξ——局部阻力系数

如图2-2-1-2(a)所示，根据柏努利方程推导出流体流过90°弯头局部阻力的计算式为：

]/[`kg J gR h

f

=

如图2-2-1-2(b)所示，流体流过闸阀时的局部阻力的计算式经推导也与上式相同。

式中：

g=9.8[N/kg]—重力加速度 R ——∩型压差计读数[mH 20]

图2-2-1-2(a) 局部阻力（90°弯头）测定

图2-2-1-2(b) 局部阻力（闸阀）测定

所以阻力系数由上式（10）可求： 2

/

2`u h f

=ζ （11）

（二）、离心泵特性曲线测定

离心泵的特性曲线是指在一定转速下，流量与压头、流量与轴功率、流量

与总效率之间的变化关系，由于流体在泵内运动的复杂性，泵的特性曲线只能用实验的方法来测定。

泵的性能与管路的布局无关，前者在一定转速下是固定的，后者总是安装在一定的管路上工作，泵所提供的压头与流量必须与管路所需的压头与流量一致，为此目的，人们是用管路的特性去选择适用的泵。管路特性曲线与泵特性曲线的交点叫

工作点，现测定离心泵性能是用改变管路特性曲线（即改变工作点）的方法而获得。改变管路特性曲线最简单的手段是调节管路上的流量控制阀，流量改变，管路特性曲线即变，用改变泵特性曲线的办法（改变泵转速或把叶轮削小可实现）去改变工作点，在理论上是讲得通，但生产实际不能应用（为什么？）。

1、流量Q 的测定

本实验室甲乙二套泵的流量用孔板流量计测定，第三四套用文氏流量计测定，五、六套用涡轮流量计测定，由流量计的压差计读数去查流量曲线或公式计算即得流量Q[m 3/h]。

2、泵压头（扬程）H 的测定

以离心泵吸入口中心线水平为基准面。并顺着流向，以泵吸入管安装真空表处管截面为1截面，以泵压出管安装压力表处管截面为2截面，在两截面之间列柏努利方程并整理得：

ζρh g

u u g p p Z Z H +-+-+

-=2)(2

12

21212 （1） 令：h 0=(Z 2—Z 1)——两测压截面之间的垂直距离，约0.1[m] p 1——1截面处的真空度[MPa] p 2——2截面处的表压强[MPa]

ρ——水的密度，以1000[kg/m 3]计算 g=9.8[N/kg]——重力加速度

3、轴功率N e 的测定

轴功率为水泵运转时泵所耗功率，测电机功率，再乘上电机效率和传动效率而得：

][KW N N e 传电电ηη= （2） 式中：电N ——输入给电动机的功率[kw]，用功率表测定

电η——电机效率，可查电机手册，现使用以下近似值：

2.8kw 以上电动机： 电η=0.9 2.0kw 以下电动机： 电η=0.75