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四川大学U学院化学工程学院专业化学工程与工艺班号______________________________________姓名!化工原理实验报告学号_实验日期年月一日指导老师一.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，作出入与的关系曲线Re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，绘制与的关系曲线Co Re熟悉流量、压差、温度等化够不够仪表的使用三.实验原理求人与的关系曲线1Re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内作稳态流动（如图所示）时的112阻力损失可根据伯努利方程求得图流体在界面间稳定流1L2以管中心线为基准面，在、截面间列伯努利方程1227工；P1U_P2,Uy+y+gZ=-++gZ+h1y2f因由=故流体在等直径管的、两截面间的阻力损失为%，Zi=Z2,12离心泵的特性曲线改变离心泵频率，从的计算方法不变，所以用第一组数据计算H、n35Hz查得24汽时水的物性参数p=
998.7kg/m3,|i=
0.9142x10-3入口压力出口压力Pi，P22_2扬程〃然+—H=*+Z]+，Hk八其中3=/s=
2.561m/s;u=^-=~
4.001m/snl2逃1A-TTX
60.050ZA出-nx
0.04z
0.2m;EHfi_2右0zi—Z2=
0.055+0,003x
1064.0012—
2.5612++
0.2m=
6.
602998.7x
9.812x
9.81轴功率电传=M N=N xr|
1040.2x
0.95=
988.1W效率r）n=$x ioo%=q vHp
18.1*1000/3600x
6.602x
998.7onn/——/o102N102x
988.19A.实验结果与分析（含计算结果列表和作图）序X XX号hfJ RehfJ RehfJ Re序号序号/kg/kg/kg
51511.
06625740.
041450.
28515440.
030790.
0810.0791257a
20.
81923160.
039260.
24812870.
0385100.
0200.0790管
30.
62220590.
037770.
20710290.
050240.
40618010.
032180.
1207720.
051914.
0661257680.
015252.
7751008630.
016191.
774759590.0182B
23.
7371195420.
015562.
486946370.
0164101.
491697330.0181管⑺
33.
3771133160.
01562.
202884110.
0167111.
316635070.
019343.
0531070890.
015781.
925821850.
016915.
9621295040.
021063.
547983730.
0217111.
878672420.
024625.
3411232770.
020873.
260921470.
0227121.
575610160.0250C
34.
7981170510.
020782.
787859210.
0223131.
279547900.0252管
44.
3861108250.
021192.
471796940.
0230141.
095498090.
026154.
0051045990.
0217102.
096734680.0230T测定直管阻力损失数据处理表序序〃m Mw n nmlMwn号号QvQv m3/hm3/h
16.
602988.
1932.89%
99.
230706.
9935.86%
18.
1010.
1026.
955943.
6434.16%
109.
509652.
5636.18%
17.
049.
1337.
365902.
0335.55%
119.
983633.
4634.76%
16.
018.
1135415.
107.
762870.
6836.61%
127.
1310.
247601.
9233.01%Hz
58.
066828.
4037.34%
1310.
462573.
9030.39%
14.
106.
1368.
415799.
8137.60%
1410.
751524.
428.32%
13.
145.
0878.
591769.
4236.75%
1512.
142362.
81012.
10088.
955747.
6536.16%
11.
104018.
7791375.
0335.53%
1012.
254988.
5738.67%
20.
4611.47Hz
219.
439.
4311330.
8637.45%
1110.
4612.
711950.
1938.06%
39.
8871265.
6939.20%
1213.
069901.
7437.
2113418.
459.
44410.
2421237.
2839.29%
1313.
472852.
9136.30%
17.
458.45⑸
10.
6001180.
0040.17%
1413.
673817.
3833.94%
16.
447.
46611.
0131151.
6940.15%
1514.
041769.
4132.21%
15.
446.
49711.
2231117.
8739.40%
1614.
278724.
6629.21%
14.
435.
45811.
5711071.
3239.48%
1715.
510484.
50013.
440911.
8191031.
5138.83%
12.46测定离心泵特性曲线数据处理表T编号Co RedCo RedCo Red
1471.
1541096051.
142886281.
143677912581.
1501022421.
138814051.
20361123361.
146954351.14374876孔板流量计的标定数据处理表T九.实验思考题答流体在管道内流动时，由于实际流体有粘性，其在管内流动时会产生剪应1力，即内摩擦力，摩擦力做负功，必然会引起流体能量损耗流体在直管内流动时的能量损耗为直管阻力测定直管阻力可由伯努利方程求得，由差压变送器测定一定流量下其流经一段管路所产生的压降通过双金属温度计测定流体的温Ap,度，确定其密度和黏度”，则直管阻力％二号p答管内是否混入气泡，流体流动是否稳定排尽管内气泡，改变流速后等待2待流体流动稳定后记录数据2-3min,离心泵的工作点是离心泵特性曲线与管路特性曲线的交点，此时泵给出的3能量（〃）与管路输送液体所消耗的能量（版）相等将两特性曲线方程联立求解，即能确定离心泵的工作点不同，根据伯努利方程可知，垂直管高度差将影响阻力损失
（4）作图如下管管路人与的关系曲线a Re管管路人与的关系曲线b Re管管路人与的关系曲线C Re与的关系曲线Co Red
1.
31.
1.1194--------线性CO露1-05=0^428------------------------------------------------------------------------1500007000090000110000Red流体以流速通过管内径、长度为的一段管道时，其直管阻力为U d11U2hf=A--•—d2由上面两式得入=包彳・・p1u而Re=^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£入=pRe,式中kf-----------------直管阻力损失，J/kg；%------------------摩擦阻力系数；Id----------------直管长度和管内径，m；----------------流体流经直管的压降，Pa；P--------------------流体的密度，kg/m3；流体黏度，4------------------------Pa-s；u-------------------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，即可算得两截面压差由差压传感器测得；流量由涡轮流量计测hf得，其值除以管道截面积即可求得流体平均流速在已知管径和平均流速u du的情况下，测定流体温度，确定流体的密度和黏度山则可求出雷诺数从而关p Re,902求离心泵的特性曲线IS0C—8060B对心泵80〃—00r/r iin—=2170/离心泵的特性，可用该泵在一60/—会£5/三W40定转速下，扬程与流量71230/820轴功率与流量效/—-------H=fiQv,N=f q，4102v_人___」___0n0204060801001201400率与流量T]=f3qv三条曲线形式0vm/h图二离心泵的特性曲线表示若将扬程、轴功H联出流体流过水平直管的摩擦系数人与雷诺数的关系曲线图Re率和效率对流量为之间的关系分别绘制在同一直角坐标上所得的三条曲N T1线，即为离心泵的特性曲线，如图二所示
①流量〃离心泵输送的流量由涡轮流量计测定q qv
②扬程〃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线的水平面为基准面，离心泵入口真空压力表处为截面，出口压力表1T处为截面，在截面和截面之间列出伯努利方程式，确定流体经离心泵所2-21T2-2增加的能量此能量称为扬程〃，其计算式为mH22n—Di uj-u，H=~~~Cz2-Z1+HfPg2g-式中£加一七；、离心泵出、进口表压2P2Pi Pa；离心泵进、出口管内流速u um/s；n2离心泵进、出口压力表处离基准面的高度z~Z2m；离心泵扬程H——mH O；2P流体密度kg/m3
③轴功率离心泵的轴功率是指泵轴所消耗的电功率，实验采用功率表NMkW测定电机输入功率后，按下式进行计算电传N=N xT|式中——离心泵轴功率N-kW；传一一机械传动效率，近似取为n
0.95；电——电动机的输入有效功率，由功率表测定N
④效率离心泵的效率是理论功率与轴功率的比值即n“二华义100%而理论功率是离心泵对流体所做的有效功即M kW,‘3N.实验装置图及主要设备UIt102⑴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图流体力学实验装置示意图3—6一转子流量计；一切换阀；，一测压阀；调节阀；一双金属温度计;差1,3,4,51‘2’6—178,9,10—2压变送器；一孔板流量计；涡轮流量计；一调节阀；水箱；压力真空表；一离1112-13214—15-16心泵；一压力表…-钢管；铜管；17610X2b-$35X2钢管；一姆钢管c-035X2d5X2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，1）然后观察仪表工作是否正常关闭调节阀和调节阀检查水箱里的水液位是否到指定液位（高于离心泵出2）12,口至少100mm）o测定离心泵特性曲线时应设定离心泵频率，再启动离心泵3）调节阀（逆时针为开启，顺时针为关闭）开到最大开度，流量最大，稳定4）22-3min后，记录流量、离心泵进口和出口表压、功率逐渐调节调节阀使流量从最大到零，重复操作次，每次稳定后，5）2,8-102-3min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改变离心泵频率，重复操作实验步骤、完成不同频率时离心泵特性曲6）
（4）
（5）,线测定开启调节阀全开管路的切换阀，关闭调节阀排除管路系统内空气7）1,2,开启所测管路的三通阀后，再开启所测管路截面和截面的测压阀，排除8）1-12-2测压管内的气体测定钢管时，全开切换阀开启转子流量计计流量，观察测压管内的气体是否9）a2排尽，确定排尽后，关闭三通阀，稳定记录流量和压差3min,改变转子流量计流量，流量从小到大，每次调节后稳定记录相应的流量和10）3min,压差重复操作实验步骤次，完成流体在管内层流时的直管阻力测定11）
（10）5-6a测定铜管路流体在湍流时的直管阻力，全开切换阀开启铜管路的三通阀12）b3,b后，再开此管路截面和截面的测压阀，检查并关闭其余管路的切换阀和测2-2压阀，排尽测压管内的气体，使测压管内充满流体关闭此管路的三通阀，全开调节阀使流量到最大，稳定后，记录其流量13）13min和压差调节调节阀改变流量，每次调节稳定后，记录相应的流量和压差14）13min重复操作步骤次，使流量从最大到完成流体在铜管路内湍流15）
（14）8-104m3/h,b时的直管阻力测定开启钢管路切换阀和三通阀后，再开所测管路截面和截面的测压阀，16）c1-12-2检查并关闭其余管路的切换阀和测压阀，排除测压管内的气体关闭三通阀，全开调节阀使流量到最大，稳定后，记录其流量和17）13min压差调节调节阀改变流量，稳定记录流量和压差18）13min,重复操作步骤次，流量从最大到完成钢管管路湍流的直管阻19）
（18）8-104m3/h,c力测定开启钢管路切换和三通阀后，再开所测管路截面和截面的测压阀，检20）d1-12-2查并关闭其余管路的切换阀和测压阀，排除测压管内的气体关闭三通阀，通过调节阀调节流量，观察并注意差压变送器的显示读数不要21）1超过其量程，记录流量和压差，此时流量为最大改变流量，每次调节后稳定记录相应的流量和压差22）3min,重复操作实验步骤次，流量从大到小，完成局部阻力的测定和孔板23）
（22）8-10流量计的标定实验完毕后，开启调节阀关闭调节阀、所有的切换阀和测压阀24）2,1依次关闭离心泵、仪表和总电源25）注意事项检查水箱液位1）调节流量时，观测压差不要超过量程范围2）记录水箱中水的温度，严禁丢东西到水箱3）注意用电安全4）六.实验原始数据记录列表流量压差Ap压差Ap流量Qv序号序号管管长:a
2.0m PaPaL/hL/h管管径a6mm序号
④
28.
00404.7
⑨
8.
0081.3压差Ap流量QvPa
⑤
24.
00284.1⑩
4.
0020.3L/h
①
40.
001063.8
⑥
20.
00247.2
②
36.
00817.2
⑦
16.
00206.3
③
32.
00620.4
⑧
12.
00120.0压差压差Ap Ap流量为流量Qu序号序号Pa Pa管管长b
1.2m bm3/hm3/h管管径31mm序号
48.
600304696.1001770压差Ap流量为
58.
1002769105.6001488Pam3/h
110.
10405767.6002481ID
5.
100131329.6003729⑺
7.
100219739.
100337086.6001921c管管长
1.2m c压差Ap压差Ap流量流量qv qv序号序号管管径31mm PaPam3/hm3/h序号
58.
4003996115.4001874流量qv压差Ap
67.
9003539124.9001572m3/h Pa
110.
40594977.
4003253134.
400127629.
900532986.
9002781144.
000109339.
400478796.
400246648.
9004376105.9002091测定直管阻力及局部阻力数据记录T序流量真空表压力表备注功率W
811.
100.
0010.
085787.0号m3/h MPaMPa35Hz
118.
100.
0551040.
2910.
100.
0020.
089744.2-
0.
003217.
040.
06993.
3109.
130.
0020.
092686.9-
0.
0021995.
5316.
010.
065949.
5118.
110.
00210.
097666.8-
0.0015r/min
415.
100.
07916.
5127.
130.
00130.
099633.6-
0.
0008514.
100.
074872.
0136.
130.
0020.
102604.1-
0.000224℃
613.
1400.
078841.
9145.
080.
0020.
105552.
0712.
100.
00090.
081809.
91500.
0020.
119381.9一一功率流量真空表压力表流量真空表压力表备注序功率W序号m3/h MPaMPa m3/h MPaMPa W号
120.
460.
0721447.
41011.
470.
1151040.6-
0.006-
0.001240Hz
219.
430.
081400.
91110.
460.
121000.2-
0.005-
0.00126℃
318.
450.
0851332.
3129.
440.
124949.2-
0.005-
0.
0008417.
450.
091302.
4138.
4500.
129897.8-
0.
0043339.
2516.
440.
0951242.
1147.
460.
00080.
132860.4-
0.
00300.
001615.
440.
11212.
3156.
490.
136809.9-
0.0025r/min
714.
430.
1031176.
7165.
450.
00150.
139762.8-
0.
002813.
440.
1071127.
71700.
0020.
152510.0-
0.
0018912.
460.
111085.8-
0.0016测定离心泵特性曲线记录T压差压差流量流量3A备注序号序号kPa3/h kPa
517.
8912.
425.
867.0535Hz
27.
3610.
9065.
395.9129℃
36.
879.
5574.
884.
8546.
388.
3084.
403.56孔板流量计标定数据记录T七.实验数据处理查得24汽时水的物性参数p=
998.7kg/m3,[L=
0.9142x IO-3=驯=KE iAp
1063.8u；=
0.393m=
1.066官；a hf=—=-------------4*0-3/36A*
0.0062「广山、八dup
0.006x
0.393x
998.71d
21.066x
0.006x20…入Re=—=m—=2574;=hf==
0.041477管然篝%=b hf=
4.066%q_
10.1/3600v=
3.717m/U=—=-j--------------sA*
0.0312|i
0.9124X10-3f1u
22、八~~,d
24.066x
0.031x2=125768A=hf-------y=--------------------T=
0.
01520.031x
3.717x
998.
70.9124x10-3管••C hf=T=|^J/kg=
5.9621/kg q_
10.4/3600u v=
3.828m/和sA X
0.
03120.031x
3.828x
998.7=129503X=
0.
02100.9124X10-32标定孔板流量计查得292时水的物性参数p=996kg/m3,p=
0.8180x10-
37.89=乎=；m/s=
5.766m/s;%=乎=3600/s=
2.904m/smAo4TTXO.O222A14nxO.O
312.849/3604喘潸
5.766=誓==
1.154;Red=19652X
12.42X103996。
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