流体力学综合实验报告.docx

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1、四川大学化工原理实验报告学院化学工程学院专业化学工程与工艺班号姓名学号实验日期年月日指导老师一．实验名称流体力学综合实验二．实验目的测定流体在管道内流动时的直管阻力损失，作出λ与Re的关系曲线。观察水在管道内的流动类型。测定在一定转速下离心泵的特性曲线。标定孔板流量计，绘制Co与Re的关系曲线。熟悉流量、压差、温度等化够不够仪表的使用。三．实验原理1求λ与Re的关系曲线流体在管道内流动时，由于实际流体有粘性，其在管内流动时存在摩擦阻力，必然会引起流体能量损耗，此损耗能量分为直管阻力损失和局部阻力损失。流体在水平直管

2、内作稳态流动（如图1所示）时的阻力损失可根据伯努利方程求得。以管中心线为基准面，在1、2截面间列伯努利方程:p1ρ+u122+gz1=p2ρ+u222+gz2+hf因u1=u2，z1=z2，故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为hf=p1-p2ρ=∆pρ流体以流速u通过管内径d、长度为l的一段管道时，其直管阻力为hf=λ·ld·u22由上面两式得：λ=∆pρ·dl·2u2而Re=duρμ由此可见，摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因次分析法整理可形象地表示为λ=φ(Re,εd)式中：------

3、-----直管阻力损失，J/kg；------------摩擦阻力系数；----------直管长度和管内径，m；---------流体流经直管的压降，Pa；-----------流体的密度，kg/m3；-----------流体黏度，Pa·s；-----------流体在管内的流速，m/s；流体在一段水平等管径管内流动时，测出一定流量下流体流经这段管路所产生的压降，即可算得hf。两截面压差由差压传感器测得；流量由涡轮流量计测得，其值除以管道截面积即可求得流体平均流速u。在已知管径d和平均流速u的情况下，测定流体温

4、度，确定流体的密度ρ和黏度μ，则可求出雷诺数Re，从而关联出流体流过水平直管的摩擦系数λ与雷诺数Re的关系曲线图。2求离心泵的特性曲线离心泵的特性，可用该泵在一定转速下，扬程与流量H=f1(qv),轴功率与流量N=f2(qv)，效率与流量η=f3(qv)三条曲线形式表示。若将扬程H、轴功率N和效率η对流量qv之间的关系分别绘制在同一直角坐标上所得的三条曲线，即为离心泵的特性曲线，如图二所示。①流量qv：离心泵输送的流量qv由涡轮流量计测定。②扬程H：扬程是指离心泵对单位重量的液体所提供的外加能量。以离心泵入口管中心

5、线的水平面为基准面，离心泵入口真空压力表处为1-1截面，出口压力表处为2-2截面，在1-1截面和2-2截面之间列出伯努利方程式，确定流体经离心泵所增加的能量（mH2O）此能量称为扬程H，其计算式为H=p2-p1ρg+u22-u122g+z2-z1+∑Hf1-2式中：∑Hf1-2≈0；p2、p1——离心泵出、进口表压（Pa）；u1,u2——离心泵进、出口管内流速（m/s）；z1,z2——离心泵进、出口压力表处离基准面的高度（m）；H——离心泵扬程（mH2O）；ρ——流体密度（kg/m3）③轴功率N：离心泵的轴功率N(

6、kW)是指泵轴所消耗的电功率，实验采用功率表测定电机输入功率后，按下式进行计算N=N电×η传式中：N——离心泵轴功率（kW）；η传——机械传动效率，近似取为0.95；N电——电动机的输入有效功率，由功率表测定。④效率：离心泵的效率η是理论功率与轴功率的比值。即η=NtN×100%而理论功率Nt是离心泵对流体所做的有效功（kW），即Nt=qvHρ102四．实验装置图及主要设备⑴流体力学实验装置示意图如图所示。⑵主要设备和仪表①供水系统：水箱、离心泵、循环管路。②测压仪表：压差变送器、压力表。③流量仪表：涡轮流量计、转

7、子流量计、孔板流量计。④控制柜：变频器、功率表、转速器、无纸记录仪。⑤管路系统：由不锈钢管、铜管、水箱和离心泵构成循环管路系统。五．实验步骤1)理清实验装置，检查设备和仪表是否完好，先启动总电源，再启动仪表电源，然后观察仪表工作是否正常。2)关闭调节阀1和调节阀2，检查水箱里的水液位是否到指定液位（高于离心泵出口至少100mm）。3)测定离心泵特性曲线时应设定离心泵频率，再启动离心泵。4)调节阀2（逆时针为开启，顺时针为关闭）开到最大开度，流量最大，稳定2-3min后，记录流量、离心泵进口和出口表压、功率。1)逐渐

8、调节调节阀2，使流量从最大到零，重复操作8-10次，每次稳定2-3min后，记录流量、离心泵进出口表压、功率，完成离心泵特性曲线的测定。2)改变离心泵频率，重复操作实验步骤（4）、（5），完成不同频率时离心泵特性曲线测定。3)开启调节阀1，全开管路的切换阀，关闭调节阀2，排除管路系统内空气。4)开启所测管路的三通阀后，再开启所测管路1-1截面和2-2截面的测