(a-9)化工流动过程综合实验

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1、化工流动过程综合实验装置说明书天津大学化工基础实验中心2013．0217一、实验目的：1.学习直管摩擦阻力,直管摩擦系数的测定方法。.2.掌握直管摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。3.掌握局部摩擦阻力,局部阻力系数的测定方法。.4.学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。5.熟悉离心泵的操作方法。6.掌握离心泵特性曲线和管路特性曲线的测定方法、表示方法、加深对离心泵性能的了解。二、实验内容:1.测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数。2.测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系

2、曲线。3.测定管路部件局部摩擦阻力和局部阻力系数。4.熟悉离心泵的结构与操作方法。5.测定某型号离心泵在一定转速下的特性曲线。6.测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。三、实验原理:1.直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定:直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即，对一定的相对粗糙度而言，。流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：（1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）（2）整理（1）（2）两式得（3）17（4）式中：管径，m；直管阻力引起的压强降，Pa；管长，m；流速，m/s；流体的密

3、度，kg/m3；流体的粘度，N·s/m2。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△Pf与流速u（流量V）之间的关系。根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（4）计算对应的Re，整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。2．局部阻力系数的测定式中：局部阻力系数，无因次；局部阻力引起的压强降，Pa；局部阻力引起的能量损失，J／kg。图-1局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降可用下面方法测量：在一条各处

4、直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在上、下游各开两对测压口a-a'和b-b＇如图-1，使ab＝bc；a＇b＇＝b＇c＇，则△Pf，ab＝△Pf，bc；△Pf，a＇b＇=△Pf，b＇c＇在a~a＇之间列柏努利方程式Pa－Pa＇=2△Pf，ab+2△Pf，a＇b＇+△P＇f(5)在b~b＇之间列柏努利方程式：Pb－Pb＇=△Pf，bc+△Pf，b＇c＇+△P＇f=△Pf，ab+△Pf，a＇b＇+△P＇f（6）17联立式(5)和(6)，则：＝2(Pb－Pb＇)－(Pa－Pa＇)为了实验方便，称(Pb－Pb＇)为近点压差，称(Pa－Pa

5、＇)为远点压差。其数值用差压传感器来测量。3.离心泵特性曲线:离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H、轴功率N及效率η均随流量Q而改变。通常通过实验测出H—Q、N—Q及η—Q关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下：(1)H的测定：在泵的吸入口和排出5之间列柏努利方程（7）（8）上式中是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努力方程中其它项比较，值很小，故可忽略。于是上式变为：（9）将测得的和值以及计算所得的代入上式，即可求得H

6、。(2)N测定：功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即：泵的轴功率N=电动机的输出功率，Kw电动机输出功率=电动机输入功率×电动机效率。泵的轴功率=功率表读数×电动机效率，Kw。(3)测定（10）（11）17式中：—泵的效率；N—泵的轴功率，Kw；Ne-泵的有效功率Kw；H—泵的扬程，m；Q—泵的流量，m3/s；-水的密度，Kg/m3。4.管路特性曲线:当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，也就是

7、说，在液体输送过程中，泵和管路二者相互制约的。管路特性曲线是指流体流经管路系统的流量与所需压头之间的关系。若将泵的特性曲线与管路特性曲线在同一坐标图上，两曲线交点即为泵的在该管路的工作点。因此，如同通过改变阀门开度来改变管路特性曲线，求出泵的特性曲线一样，可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H计算同上。5.流量计性能测定:流体通过节流式流量计时在上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量的关系为：（12）式中：被测流体(水)的体积流量，m3/s；流量系数，无因次；流量计节流孔截面积，m2；流量计上、下游两取压口

8、之间的压强差，Pa；被测流体(水)的密度，kg／m3。用涡轮流量计作为标准流量计来测量流量VS。，每一个流量在压差计上都有一对应的读数，将压差计读数△P和流量Vs绘制成一条曲线，即流量标定曲线