流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)試驗(yàn)指導(dǎo)

1、流體力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)朱翠蘭 編實(shí)驗(yàn)一靜止液體壓力分布規(guī)律演示 2實(shí)驗(yàn)二伯努利方程演示實(shí)驗(yàn) 3實(shí)驗(yàn)三流體流動型態(tài)及臨界雷諾數(shù)的測定 6實(shí)驗(yàn)四管路流體阻力的測定 8實(shí)驗(yàn)五離心泵特性曲線的測定 12實(shí)驗(yàn)一靜止液體壓力分布規(guī)律演示實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對靜力學(xué)的基本方程式及等壓面概念的理解；2觀察封閉容器內(nèi)靜止液體表面壓力及其液體內(nèi)部某空間點(diǎn)上的壓力; 3觀察壓力傳遞現(xiàn)象。演示原理對密封容器的液體表面加壓時，設(shè)其壓力為Po,即Po>Pa,從U形管可以看到有壓差產(chǎn)生，U形管與密封容器上部連通的一面，液面下降，而與大氣相通的一面，液面上升，由 此可知液面下降的表面壓力Po,即P°=Pa+p g

2、h h是U形管液面上升的高度。當(dāng)密封容器內(nèi)壓力Po下降時，U形管內(nèi)的液面呈現(xiàn)相反的現(xiàn)象，即Po<Pa,這時密封容器內(nèi)液面壓力Po=Pa-gh, h為液面下降的高度。如果對密封容器的液體表面加壓時，其容器內(nèi)部的壓力向各個方向傳遞，在右側(cè)的測壓管中，可以看到由于 A、B兩點(diǎn)在容器內(nèi)的淹沒深度 h不同，在壓力向各點(diǎn)傳遞時，先到A 點(diǎn)后到B點(diǎn)，在測壓管中反應(yīng)出的是 A管的液柱先上升而 B管的液柱滯后一點(diǎn)也在上升、 當(dāng)停止加壓時，A、B兩點(diǎn)在同一水平面上。即靜止液體中任一點(diǎn)上的壓力，在任何方向上» IK ST S 14 /f l 書一打辜.圖1實(shí)驗(yàn)裝置圖的大小都相等。三實(shí)驗(yàn)裝置簡介本實(shí)驗(yàn)

3、裝置主要由密封容器、加壓器、兩支測壓管及一 支U形管等組合而成，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。四演示步驟1關(guān)閉排氣閥，用加壓器緩慢加壓，U形管出現(xiàn)壓差，加壓的同時，觀測右側(cè) A、B管的液柱上升情況。2打開排氣閥，使液面恢復(fù)到同一水平面上，關(guān)閉排氣閥打 開密封容器底部水門，放出部分水，造成容器內(nèi)壓力下降。 五討論1為什么Po為表壓或真空值？2用該設(shè)備是否可以測出其它液體的密度或比重？為什么？實(shí)驗(yàn)二伯努利方程演示實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧鲃恿黧w所具有的總能量，是由各種形式的能量所組成，并且各種形式的能量之間又可 相互轉(zhuǎn)換，當(dāng)流體在導(dǎo)管內(nèi)作定向流動時，在導(dǎo)管的各截面之間的各種形式機(jī)械能的變化規(guī)律，可由機(jī)械能衡定基本方程來

4、表達(dá)。這些規(guī)律對于解決流體流動過程的管路計(jì)算，流體壓強(qiáng)、流速與流量的測量，以及流體輸送等問題，都有著十分重要的作用。本實(shí)驗(yàn)采用一種稱之為伯努利實(shí)驗(yàn)儀的簡單裝置，實(shí)驗(yàn)觀察不可壓縮流體在導(dǎo)管內(nèi)流動時的各種形式機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，并驗(yàn)證機(jī)械能衡定方程（伯努力方程）。通過實(shí)驗(yàn)，加深對流體流動過程基礎(chǔ)原理的理解。二實(shí)驗(yàn)原理對于不可壓縮流體， 在導(dǎo)管內(nèi)作定常流動， 系統(tǒng)與環(huán)境又無功的交換時，若以單位質(zhì)量流體為考察對象，則對確定的系統(tǒng)即可列出機(jī)械能守恒方程：若以單位重量流體為考察對象，則又可以表達(dá)為：2 2g乙。1 U gZ2 號 ' hf J kg'若以單位重量流體為基準(zhǔn)時，則又可表達(dá)為

5、：Z匕1 z2旦土亠二H f m液柱1 2g 2 2gf式中：Z-流體的位壓頭，m液柱；P-流體的壓強(qiáng)，Pa;u-流體的平均流速，m/s;P流體的密度，kg/m3;刀hf-流動系統(tǒng)內(nèi)因阻力造成的能量損失，J/kg ;EHf-流動系統(tǒng)內(nèi)因阻力造成的壓頭損失，m液柱。下標(biāo)1和2分別為系統(tǒng)的進(jìn)口和出口兩個截面。不可壓縮流體的機(jī)械能守恒方程，應(yīng)用于各種具體情況下可作適當(dāng)簡化，例如：（1）當(dāng)流體為理想液體時，于是式（1 ）和（2）可簡化為2 2g乙+善+：訶2 + §+：吃hf J kg"Z 旦出=z2旦土 -'二h f m液柱1 2g 2 2gf該式即為伯努力（Bernou

6、lli）方程。（2）當(dāng)液體流經(jīng)的系統(tǒng)為一水平裝置的管道時，則（1 ）和（2）式又可簡化為:'UH Jhf JT2 2m液柱PUF2U2_一一'Hf2g2gf（3）當(dāng)流體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，則（1 ）和（2）式又可簡化為 或者將上式可改寫為g乙 g 二 gZ24Z1P = Z2 （8）或者將上式寫為P P2 = pg（乙乙）（9）這就是流體靜力學(xué)基本方程。三實(shí)驗(yàn)裝置I億第力宴出慕置1K程試趙孕督 1.岀打國”詡圧離測書*£本實(shí)驗(yàn)裝置主要由實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管、 穩(wěn)壓流水槽和三對測壓管所組成。實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管為一水平裝置的變徑 圓管，沿程分三處設(shè)置測壓管，每 處測壓管由一對并列的測壓管組 成，分

7、別測量該截面處的靜壓頭和 沖壓頭。實(shí)驗(yàn)裝置的流程圖如圖1所示。液體由穩(wěn)壓水槽流入實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管， 途經(jīng)直徑分別為 20、30和20mm的 管子，最后排出設(shè)備。流體流量由出口調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。流量需直接由計(jì)時稱量測定。 四實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)前，先緩慢開啟進(jìn)水閥，將水充滿穩(wěn)壓溢流水槽，并保持有適量溢流水流出，使槽圖2實(shí)驗(yàn)裝置圖內(nèi)液面平穩(wěn)不變，最后設(shè)法排盡設(shè)備 內(nèi)的空氣泡。實(shí)驗(yàn)可按如下步驟進(jìn)行：（1）關(guān)閉實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥， 觀察和測量液體處于靜止?fàn)顟B(tài)下各測 試點(diǎn)（A、B和C三點(diǎn)）的壓強(qiáng)。（2）開啟實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥， 觀察比較液體在流動情況下的各測試 點(diǎn)的壓頭變化。（3）緩慢開啟實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管的出口調(diào) 節(jié)閥，測量流體在不

8、同流量下各測試 點(diǎn)的靜壓頭、動壓頭和損失壓頭。實(shí)驗(yàn)過程中必須注意如下幾點(diǎn)：（1）實(shí)驗(yàn)前一定要將實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管和測壓管中的空氣泡排除干凈，否則會干擾實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和 測量的準(zhǔn)確性。（2）開啟進(jìn)水閥向穩(wěn)壓水槽注水，或開關(guān)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管出口調(diào)節(jié)閥時，一定要緩慢地調(diào)節(jié) 開啟程度，并隨時注意設(shè)備內(nèi)的變化。（3）實(shí)驗(yàn)過程中需根據(jù)測壓管量程范圍，確定最小和最大流量。（4）為了便于觀察測壓管的液柱高度，可在臨實(shí)驗(yàn)測定前，向各測壓管滴入幾滴紅墨 水。五實(shí)驗(yàn)結(jié)果1測量并記錄實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)流體種類：實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管內(nèi)徑：dA = o 20mm, cB=Q 30mm,（C=Q 20mm實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的總壓頭：H=mmH20（待測定）2非流動體系的機(jī)械

9、能分布及其轉(zhuǎn)換（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄密A著測試點(diǎn)的諭壓頭p/kg -* /mmHwQ i /mn>HrOPSJ Pfi'1Pt/I'j 1 pcvPiJ 1_一i i<4）譽(yù)壷悴存力孕力£打事鞍贏記錄宴筆JF爭度，T/Cp/kjE a nT"1-/mmHiO(W!tnrpriLU亠ffgrp斗権P*QF1J /njfn.T-f »O黒鼻i c -p"-":Um/sI a *-叮1Uta/" * .7ft 負(fù)I IHi 帕聲，EtnHjOH? q/ouiiHj/Q J_.”軸熬H1I實(shí)驗(yàn)三 流體流動型態(tài)及臨界雷諾

10、數(shù)的測定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯苛黧w流動的形態(tài)，對于工程實(shí)踐具有決定性的意義。1983年雷諾首先在實(shí)驗(yàn)裝置中觀察到實(shí)際流體的流動存在兩種不同形態(tài)一層流和湍流，以及兩種不同形態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。本實(shí)驗(yàn)的目的，是通過雷諾實(shí)驗(yàn)裝置，觀察流體流動過程的不同流形及其轉(zhuǎn)變過程。二實(shí)驗(yàn)原理經(jīng)許多研究者實(shí)驗(yàn)證明：流體流動存在兩種截然不同的形態(tài)，主要決定因素為流體的密度和粘度、流體流動的速度，以及設(shè)備的幾何尺寸(在圓形導(dǎo)管中為導(dǎo)管直徑)。將這些因素整理歸納為一個無因次數(shù)群，稱該無因次數(shù)群為雷諾準(zhǔn)則數(shù)(或雷諾數(shù))，Re即(1)式中d-導(dǎo)管直徑，m；P流體密度，kg/m3; 蘆流體粘度，Pas;u-流體流速m/s;大量實(shí)驗(yàn)測得：當(dāng)

11、雷諾準(zhǔn)則數(shù)小于某一下臨界值時，流體流動形態(tài)恒為層流；當(dāng)雷諾數(shù)大于某一上臨界值時，流體流形恒為湍流。在上臨界值與下臨界值之間，則為不穩(wěn)定的過渡 區(qū)域。對于圓形導(dǎo)管，下臨界雷諾數(shù)為2000,上臨界雷諾數(shù)為10000。一般情況下，上臨界雷諾數(shù)為4000時，即可形成湍流。'11”t-*：VD2 上卅4苜.應(yīng)當(dāng)指出，層流與湍流之間并非是突然的轉(zhuǎn)變，而是兩者之間相隔一不穩(wěn)定過渡區(qū)域， 因此，臨界雷諾數(shù)測定值和流形的轉(zhuǎn)變， 在一定程度上受一些不穩(wěn)定的其他因素 的影響。 三實(shí)驗(yàn)裝置r lElZ雷諾實(shí)驗(yàn)裝置主要由穩(wěn)壓溢流水槽、 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管和轉(zhuǎn)子流量計(jì)等部分組成，如圖1所示，自來水不斷注入并充滿穩(wěn)壓溢流 水

12、槽。穩(wěn)壓溢流水槽的水流經(jīng)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管和 流量計(jì)，最后排入下水道。穩(wěn)壓溢流水槽 的溢流水，也直接排入下水道。四實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作：(1) 實(shí)驗(yàn)前，先用自來水充滿穩(wěn)壓溢流水槽。將適量示蹤劑(紅墨水)加入貯瓶內(nèi)備用，并排盡貯瓶與計(jì)頭之間管路內(nèi)的空氣。(2) 實(shí)驗(yàn)前，先對轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，作好流量標(biāo)定曲線。(3) 用溫度計(jì)測定水溫。 實(shí)驗(yàn)操作步驟：(1) 開啟自來水閥門，保持穩(wěn)壓溢流水槽有一定的溢流量，以保證實(shí)驗(yàn)時具有穩(wěn)定的壓頭。（2 ）用放風(fēng)閥放去流量計(jì)內(nèi)的空氣，再少許開啟轉(zhuǎn)子流量計(jì)后的調(diào)節(jié)閥，將流量調(diào)至最小 值，以便觀察穩(wěn)定的層流流形，再精細(xì)地調(diào)節(jié)示蹤劑管路閥，使示蹤劑（紅墨水）的注水流 速與

13、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管內(nèi)主體流體的流速相近，一般略低于主體流體的流速為宜。精心調(diào)節(jié)至能觀察到一條水平直的紅色細(xì)流為止。（3 ）緩慢地逐漸增大調(diào)節(jié)閥的開度，使水通過實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管的流速平穩(wěn)地增大，直至實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管 內(nèi)直線流動的紅色細(xì)流開始發(fā)生波動時，記下水的流量和溫度，以供計(jì)算下臨界雷諾數(shù)據(jù)。（4）繼續(xù)緩慢地增加調(diào)節(jié)閥開度，使水流平穩(wěn)地增加。這時，導(dǎo)管內(nèi)的流體的流形逐步由 層流向湍流過渡，當(dāng)流量增大到某一數(shù)據(jù)值后，示蹤劑（紅墨水）一進(jìn)入實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管，立即被 分散呈煙霧狀，這時表明流體的流形已進(jìn)入湍流區(qū)域，記下水的流量和溫度數(shù)據(jù)，以供計(jì)算上臨界雷諾數(shù)。這樣的實(shí)驗(yàn)操作需反復(fù)進(jìn)行數(shù)次（至少5-6次），以便取得較為準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

14、實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng)：（1） 本實(shí)驗(yàn)示蹤劑采用紅墨水，它由紅墨水貯瓶，經(jīng)連接軟管和注射針頭， 注入實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管，應(yīng)注意適當(dāng)調(diào)節(jié)注射針頭的位置，使針頭位于管軸線上為佳，紅墨水的注射速度應(yīng)與主體流體流速相近（略低些為宜），因此，隨著水流速的增大，需相應(yīng)地細(xì)心調(diào)節(jié)紅墨水注射流量， 才能得到較好的實(shí)驗(yàn)效果。（2）在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)隨時注意穩(wěn)壓水槽的溢流水量，隨著操作流量的變化，相應(yīng)調(diào)節(jié)自 來水給水量，防止穩(wěn)壓槽內(nèi)液面下降或泛溢事故的發(fā)生。（3）在整個實(shí)驗(yàn)過程中，切勿碰撞設(shè)備，操作時也要輕巧緩慢，以免干擾流體流動過程的 穩(wěn)定性，實(shí)驗(yàn)過程有一定滯后現(xiàn)象，因此，調(diào)節(jié)流量切勿操之過急，狀態(tài)確實(shí)穩(wěn)定之后，再 繼續(xù)調(diào)節(jié)或記

15、錄數(shù)據(jù)。圖2雷諾實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)驗(yàn)四 管路流體阻力的測定實(shí)驗(yàn)?zāi)康难芯抗苈废到y(tǒng)中的流體流動和輸送,其中重要的問題之一， 是確定流體在流動過程中的能量損耗。流體流動時的能量損耗（壓頭損失），主要由于管路系統(tǒng)中存在著各種阻力，管路中的 各種阻力可分為沿程阻力（直管阻力）和局部阻力兩大類。本實(shí)驗(yàn)?zāi)康模且詫?shí)驗(yàn)方法直接測定摩擦系數(shù)和局部阻力系數(shù)。二實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)不可壓縮流體在圓形導(dǎo)管中流動時,在管路系統(tǒng)內(nèi)任意二個截面之間列出機(jī)械能守恒方程為:J kg(1)m液柱式中Z 流體的位壓頭，m液柱；P流體的壓強(qiáng)，Pa;u流體的平均流速，m/s;hf 單位質(zhì)量流體因流體阻力所造成的能量損失，J/kg ；Hf單位重量流體因流

16、體阻力所造成的能量損失，即所謂壓頭損失, 符號下標(biāo)1和2分別表示上游和下游截面上的數(shù)值。假若：（1）水作為實(shí)驗(yàn)物系，則水可視為不可壓縮流體；（2） 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管是按水平裝置的，則Zi=Z2；（3） 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管的上下游截面上的橫截面積相同，則Ui=U2； 因此（1 ）和（2）兩式分別可簡化為：hfP -卩2PHfP -P2?gm液柱；由此可見，因阻力造成的能量損失（壓頭損失），可由管路系統(tǒng)的兩截面之間的壓力差（壓頭差）來測定。當(dāng)流體在圓形直管內(nèi)流動時，流體因摩擦阻力所造成的能量損失（壓頭損失），有如下-般關(guān)系式：hfP-P2PJ kg*H f =耳_ B ='丄匕 m液柱（6）g d 2g式中

17、d圓形直管的管徑，m液柱；I圓形直管的長度，m;入無因次摩擦系數(shù)。大量實(shí)驗(yàn)研究表明： 摩擦系數(shù)與流體的密度和粘度、管徑、流速和管壁粗糙度有關(guān)。應(yīng) 用因次分析的方法，可以得出摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)和管壁相對粗糙度存在函數(shù)關(guān)系，即（z ） 二 f Re,（7）I d丿Q通過實(shí)驗(yàn)測得和數(shù)據(jù)，可以在雙對數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪出實(shí)驗(yàn)曲線。當(dāng)Re<2000時，摩擦系數(shù)與管壁粗糙度無關(guān)。當(dāng)流體在直管中呈湍流時，不公與雷諾數(shù)有關(guān)，而且與管壁相對粗糙 度有關(guān)。當(dāng)流體流過管路系統(tǒng)時，因遇各種管件、閥門和測量儀表等而產(chǎn)生局部阻力，所造成的能量損失（壓頭損失），有如下一般關(guān)系式：2、IlihfJ kg（8）u2H fm液柱（9

18、）2g式中：u連接管件等到的直管中流體的平均流速，m/s;入局部阻力系數(shù)。由于造成局部阻力的原因和條件極為復(fù)雜，各種局部阻力系數(shù)的具體數(shù)值，都需要通過實(shí)驗(yàn)直接測定。 三實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置主要是由循環(huán)水系統(tǒng)（或高位穩(wěn)壓水槽）、實(shí)驗(yàn)管路系統(tǒng)和高位排氣水 槽串聯(lián)組合而成，每條測試管的測壓口通過 轉(zhuǎn)換閥組與壓差計(jì)連通。壓差由一倒置 U形水柱壓差計(jì)顯示，孔 板流量計(jì)的讀數(shù)由另一倒置U形水柱壓差計(jì)顯示。該裝置的流程如圖 1所示。實(shí)驗(yàn)管路系統(tǒng)是由五條玻璃直管平行 排列，經(jīng)U形彎管串聯(lián)連接而成， 每條直管 上分別配置光滑管、粗糙管、驟然擴(kuò)大與縮 小管、閥門和孔板流量計(jì)。每根實(shí)驗(yàn)管測試 段長度，即兩測壓口距離為

19、 0.6m。流程圖中 標(biāo)出符號G和D分別表示上游測壓口（高 壓側(cè)）和下游測壓口（低壓側(cè)）。測壓口位置的配置，以保證上游測壓口距U形彎管接口的 距離，以及下洲測壓口距造成局部阻力處于的距離，均大于 50 倍管徑。作為實(shí)驗(yàn)用水， 用循環(huán)水泵或直接用自來水由循環(huán)水槽送入實(shí)驗(yàn)管路系統(tǒng)， 由下而上依 次流經(jīng)各種流體阻力實(shí)驗(yàn)管， 最后流入高位排氣槽。 由高位排氣水槽溢流出來的水返回循環(huán) 水槽。水在實(shí)驗(yàn)管路中的流速，通過調(diào)節(jié)閥加以調(diào)節(jié)。流量由實(shí)驗(yàn)管路中的孔板流量計(jì)測量， 并由壓差計(jì)顯示讀數(shù)。四 實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作須按如下步驟順序進(jìn)行操作：（1）先將水灌滿循環(huán)水槽，然后關(guān)閉實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管入口的調(diào)節(jié)閥，再啟動循環(huán)

20、水泵，待泵 運(yùn)轉(zhuǎn)正常后， 先將實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管中的旋塞閥全部打開， 并關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥組中的全部旋塞， 然后緩慢 開啟實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管的入口調(diào)節(jié)閥，停泵。（2）檢查循環(huán)水槽中的水位，一般需要再補(bǔ)充些水，防止水面低于泵吸入口。（ 3）逐一檢查并排除實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管和聯(lián)接管線中可能存在的空氣泡。排除空氣泡的方法是，先將轉(zhuǎn)換閥組中被檢一組測壓口旋塞打開，然后打開倒置 U 形水柱壓差計(jì)頂部的放空閥， 直至排盡空氣泡再關(guān)閉放空閥。必要時可在流體流動狀態(tài)下，按上述方法排除空氣泡。（4）調(diào)節(jié)倒置 U 形壓差計(jì)的水柱高度。先將轉(zhuǎn)換閥組上的旋塞全部關(guān)閉，然后打開壓 差計(jì)頂部放空閥， 再緩慢開啟轉(zhuǎn)換閥組中的放空閥。 這時壓差計(jì)中液面徐徐下降。

21、 當(dāng)壓差計(jì) 中的水柱高度居于標(biāo)尺中間部位時， 關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥組中的放空閥。 為了便于觀察， 在臨實(shí)驗(yàn)前， 可由壓差計(jì)頂部的放空氣處，滴入幾滴紅墨水，將壓差計(jì)水柱染紅。（5）在高位排氣水槽中懸掛一支溫度計(jì)，用以測量水的溫度。（6）實(shí)驗(yàn)前需對孔板流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，作出流量標(biāo)定曲線。 實(shí)驗(yàn)測定時，按如下步驟進(jìn)行操作：（1）先檢查實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管中旋塞是否置于全開位置，其余測壓旋塞和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)入口調(diào)節(jié)閥 是否全部關(guān)閉。檢查畢啟動循環(huán)水泵。（2）待泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，根據(jù)需要緩慢開啟調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，流量大小不一由孔板流量 計(jì)的壓差計(jì)顯示。（3）待流量穩(wěn)定后，將轉(zhuǎn)換閥組中，與需要測定管路相連的一組旋塞置于全開位置。 這時測壓口

22、與倒置 U 形水柱壓差計(jì)接通，即可記錄由壓差計(jì)顯示出壓強(qiáng)降。（4）當(dāng)需改換測試部位時，只需將轉(zhuǎn)換閥組由一組旋塞切換為另一組旋塞，例如，將G1 和 D1 一組旋塞關(guān)閉，打開另一組 G2 和 D2 旋塞。這時，壓差計(jì)與 G1 和 D1 測壓口斷 開，而與 G2 和 D2 測壓口接通，壓差計(jì)顯示讀數(shù)即為第二支測度管的壓強(qiáng)降。以此類推。（5）改變流量，重復(fù)上述操作，測得各實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管中不同流速下的壓強(qiáng)降。（6）當(dāng)測定旋塞在同一流量不同開度的流體阻力時，由于某種原因旋塞開度變小，流 量必然會隨之下降，為了保持流量不變，需將入口調(diào)節(jié)閥作相應(yīng)調(diào)節(jié)。（7）每測定一組流量與壓強(qiáng)降數(shù)據(jù)，同時記錄水的溫度。注意事項(xiàng)：（

23、 1） 實(shí)驗(yàn)前務(wù)必將系統(tǒng)內(nèi)存留的氣泡排除干凈，否則實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到預(yù)期效果。（ 2） 若實(shí)驗(yàn)裝置放置不用時，尤其是冬季，應(yīng)將管路系統(tǒng)和水槽內(nèi)水排放干凈。五 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及整理（1）實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管的內(nèi)徑 d=17mm 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)管的測試段長度 l=600mm粗糙管的粗糙度 F0.4mm粗糙管的相對粗糙度如=0.035孔板流量計(jì)的孔徑 d0=0.011mm 旋塞的孔徑 （2）流量標(biāo)定曲線（孔板流量系數(shù)待測定，參考值）(3 )實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖2管路流體阻力實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)驗(yàn)五 離心泵特性曲線的測定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑诨S或?qū)嶒?yàn)室中， 經(jīng)常需要各種輸送機(jī)械用來送流體。根據(jù)不同使用場合和操作要求，選擇各種型式的流體輸送機(jī)械

24、。離心泵是其中最為常用的一類液體輸送機(jī)械。離心泵的特性由廠家通過實(shí)驗(yàn)直接測定，并提供給用戶在選擇和使用泵時參考。本實(shí)驗(yàn)采用單級單吸離心泵裝置，實(shí)驗(yàn)測定在一定轉(zhuǎn)速下泵的特性曲線。通過實(shí)驗(yàn)了解離心泵的構(gòu)造、安裝流程和正常的操作過程，掌握離心泵各項(xiàng)主要特性及其相互關(guān)系。二實(shí)驗(yàn)原理離心泵主要特性參數(shù)有流量、揚(yáng)程、功率和效率。這些參數(shù)不公表征泵的性能，也是選擇和正確使用泵的主要依據(jù)。1泵的流量泵的流量即泵的送液能力， 是指單位時間內(nèi)泵所排出的液體體積。泵的流量可直接由一定時間t內(nèi)排出液體的體積V或質(zhì)量m來測定。V3Vs 二tm / s(1)或m3Vs 二m / s?t若泵的輸送系統(tǒng)中安裝有經(jīng)過標(biāo)定的流量

25、計(jì)時， 泵的流量也可由流量計(jì)測定。 當(dāng)系統(tǒng)中 裝有孔板流量計(jì)時，流量大小由壓差計(jì)顯示。 流量Vs與倒置U形管壓差計(jì)讀數(shù) R之間存在 如下關(guān)系：Vs 二 CoSo . 2gR m3/s式中C。一孔板流量系數(shù)；So孔板的銳孔面積，m2；2泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程即總壓頭，表示單位重量液體從泵中所獲得的機(jī)械能。若以泵的壓出管路中裝有壓力表處為B截面，以及大管路中裝有真空表處為A截面,并在此兩截面之間列機(jī)械能守恒式，則可得出泵揚(yáng)程He的計(jì)算公式：二 Ho.Pa - Pb . U； -UAPg2g式中Pb由壓力表測得的表壓強(qiáng)，Pa；Pa一一由真空表測得的真空度，Pa；HoA、B兩個截面之間的垂直距離，m；Ua一

26、一 A截面處的液體流速，m/s；Ub一一 B截面處的液體流速，m/s。3泵的功率在單位時間內(nèi)，液體從泵中實(shí)際所獲得的功，即為泵的有效功率。若測得泵的流量為Vs,揚(yáng)程H，被輸送液體的密度為 P，則泵的有效功率可按下式算:其中部分消耗于泵內(nèi)的各種能量 電機(jī)所消耗的功率可直接由輸入Ne 二VsHeS泵軸所作的實(shí)際功率不可能全部為被輸送液體所獲得, 損失。電動機(jī)所消耗的功率又大于泵軸所作出的實(shí)際功率。 電壓U和電流I測得，即N =UI4泵的總效率 泵的總效率可由測得的泵有效功率和電機(jī)實(shí)際消耗功率計(jì)算得出，即NeN這時得到的泵的總效率除了泵的效率外，還包括傳動效率和電機(jī)的效率。 5泵的特性曲線上述各項(xiàng)泵

27、的特性參數(shù)不是弧立的，而是相互制約的。因此，為了準(zhǔn)確全面地表征離心 泵的性能，需在一定轉(zhuǎn)速下，將實(shí)驗(yàn)測得的各 項(xiàng)參數(shù)即：He、N、n與Vs之間的變化關(guān)系 標(biāo)繪成一組曲線。這組關(guān)系曲線稱為離心泵特 性曲線，如圖1所示。離心泵特性曲線對離心 泵的操作性能得到完整的概念，并由此可確定 泵的最適宜操作狀況。通常，離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測得的。若改變了轉(zhuǎn)速，泵的特性曲線也將隨之而異。 泵的流量、 揚(yáng)程和有效功率與轉(zhuǎn)速之間大致存在如下比 例關(guān)系：(8)為了便于觀察，泵殼端蓋用透明材料制Vl_n.生i2._N±廠孑忙話丿,；I三實(shí)驗(yàn)裝置 本實(shí)驗(yàn)裝置主體設(shè)備為一臺單級單吸離心水泵。成。電動機(jī)直接連接半敞式葉輪。離心泵與循環(huán)水槽、分水槽和各種測量儀表構(gòu)成一個測試 系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)裝置