流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、四川大學(xué)化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)化學(xué)工程與工藝班號(hào)姓名學(xué)號(hào)實(shí)驗(yàn)日期年月日指導(dǎo)老師一.實(shí)驗(yàn)名稱流體力學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)二實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)定流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)的直管阻力損失，作出入與Re的關(guān)系曲線。觀察水在管道內(nèi)的流動(dòng)類型。測(cè)定在一定轉(zhuǎn)速下離心泵的特性曲線。標(biāo)定孔板流量計(jì)，繪制Co與Re的關(guān)系曲線。熟悉流量、壓差、溫度等化夠不夠儀表的使用。三.實(shí)驗(yàn)原理1求入與Re的關(guān)系曲線流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于實(shí)際流體有粘性，其在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)存在摩擦阻力,必然會(huì)引起流體能量損耗，此損耗能量分圖1流體在匕2界面間腌定濟(jì)渤為直管阻力損失和局部阻力損失。流體在水平直管內(nèi)作穩(wěn)態(tài)流動(dòng)（如圖1所示）時(shí)的阻力損失可根據(jù)伯努利方程

2、求得。以管中心線為基準(zhǔn)面，在1、2截面間列伯努利方程:“+牛+gZ=比+扌+gz2+hfp21p22f因U=u2，z1=z2，故流體在等直徑管的1、2兩截面間的阻力損失為hfh畔流體以流速u通過(guò)管內(nèi)徑d、長(zhǎng)度為l的一段管道時(shí)，其直管阻力為hf=入盲U2T由上面兩式得：入=如2plu2而Re=dup由此可見(jiàn)，摩擦系數(shù)與流體流動(dòng)類型、管壁粗糙度等因素有關(guān)。由因次分析法整理可形象地表示為£入=申供違)式中：hf-直管阻力損失，J/kg；九澤擦阻力系數(shù)；1“管長(zhǎng)度和管內(nèi)徑，m；AP-流體流經(jīng)直管的壓降，Pa;P卩-流體黏度，Pas；u流體在一段水平等管徑管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，測(cè)出一定流量下流體流經(jīng)這段

3、管路所產(chǎn)生的壓降，即可算得hf。兩截面壓差由差壓傳感器測(cè)得；流量由渦輪流量計(jì)測(cè)得，其值除以管道截面積即可求得流體平均流速u。在已知管徑d和平均流速u的情況下，測(cè)定流體溫度，確定流體的密度p和黏度山則可求出雷諾數(shù)Re,從而關(guān)聯(lián)出流體流過(guò)水平直管的摩擦系數(shù)入與雷諾數(shù)Re的關(guān)系曲線圖。圈-離心金的特性曲線2求離心泵的特性曲線離心泵的特性，可用該泵在一定轉(zhuǎn)速下，揚(yáng)程與流量H=f(q),軸功率與流量N=1vf2(qv)，效率與流量n=f3(qv)三條曲線形式表示。若將揚(yáng)程H、軸功率N和效率"對(duì)流量傳之間的關(guān)系分別繪制在同一直角坐標(biāo)上所得的三條曲線，即為離心泵的特性曲線，如圖二所示。 流量傳：離

4、心泵輸送的流量qv由渦輪流量計(jì)測(cè)定。 揚(yáng)程H：揚(yáng)程是指離心泵對(duì)單位重量的液體所提供的外加能量。以離心泵入口管中心線的水平面為基準(zhǔn)面，離心泵入口真空壓力表處為1-1截面，出口壓力表處為2-2截面，在1-1截面和2-2截面之間列出伯努利方程式，確定流體經(jīng)離心泵所增加的能量（mH2。）此能量稱為揚(yáng)程H，其計(jì)算式為H=P2+U+（z2-zi）+EHfpg2g21fi-2式中：Hf-0；p2、p.離心泵出、進(jìn)口表壓（Pa）；f1-221ui，u2離心泵進(jìn)、出口管內(nèi)流速（m/s）；Z,z2離心泵進(jìn)、出口壓力表處離基準(zhǔn)面的高度（m）;H離心泵揚(yáng)程（mH2O）；p流體密度（kg/m3） 軸功率N：離心泵的軸功

5、率N（kW）是指泵軸所消耗的電功率，實(shí)驗(yàn)采用功率表測(cè)定電機(jī)輸入功率后，按下式進(jìn)行計(jì)算N=N電傳式中：N離心泵軸功率（kW）；n機(jī)械傳動(dòng)效率，近似取為0.95；傳N電動(dòng)機(jī)的輸入有效功率，由功率表測(cè)定。電效率：離心泵的效率耳是理論功率與軸功率的比值。即N耳100%N而理論功率叫是離心泵對(duì)流體所做的有效功（kW），即四實(shí)驗(yàn)裝置圖及主要設(shè)備流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示。主要設(shè)備和儀表 供水系統(tǒng)：水箱、離心泵、循環(huán)管路。 測(cè)壓儀表：壓差變送器、壓力表。 流量?jī)x表：渦輪流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、孔板流量計(jì)。 控制柜：變頻器、功率表、轉(zhuǎn)速器、無(wú)紙記錄儀。 管路系統(tǒng)：由不銹鋼管、銅管、水箱和離心泵構(gòu)成循環(huán)管路系統(tǒng)

6、。氛10差壓變送雒f11一孔樁流蜃計(jì)*諒一渦屜流量計(jì)；冷-調(diào)節(jié)閥和口一水箱=15-JEE力曳空表宕一離心泵17壓力表*a-10X2鋼背*b-員5X2掏怡c-35x2鋼管；d-35X2鋼管五實(shí)驗(yàn)步驟1）理清實(shí)驗(yàn)裝置，檢查設(shè)備和儀表是否完好，先啟動(dòng)總電源，再啟動(dòng)儀表電源，然后觀察儀表工作是否正常。2）關(guān)閉調(diào)節(jié)閥1和調(diào)節(jié)閥2,檢查水箱里的水液位是否到指定液位（高于離心泵出口至少100mm）。3）測(cè)定離心泵特性曲線時(shí)應(yīng)設(shè)定離心泵頻率，再啟動(dòng)離心泵。4）調(diào)節(jié)閥2（逆時(shí)針為開(kāi)啟，順時(shí)針為關(guān)閉）開(kāi)到最大開(kāi)度，流量最大，穩(wěn)定2-3min后，記錄流量、離心泵進(jìn)口和出口表壓、功率。5）逐漸調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥2,使流量從最

7、大到零，重復(fù)操作8-10次，每次穩(wěn)定2-3min后，記錄流量、離心泵進(jìn)出口表壓、功率，完成離心泵特性曲線的測(cè)定。6）改變離心泵頻率，重復(fù)操作實(shí)驗(yàn)步驟（4）、（5），完成不同頻率時(shí)離心泵特性曲線測(cè)定。刀開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥1,全開(kāi)管路的切換閥，關(guān)閉調(diào)節(jié)閥2,排除管路系統(tǒng)內(nèi)空氣。8）開(kāi)啟所測(cè)管路的三通閥后，再開(kāi)啟所測(cè)管路1-1截面和2-2截面的測(cè)壓閥，排除測(cè)壓管內(nèi)的氣體。9）測(cè)定a鋼管時(shí)，全開(kāi)切換閥2開(kāi)啟轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)流量，觀察測(cè)壓管內(nèi)的氣體是否排盡，確定排盡后，關(guān)閉三通閥，穩(wěn)定3min，記錄流量和壓差。10）改變轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量，流量從小到大，每次調(diào)節(jié)后穩(wěn)定3min，記錄相應(yīng)的流量和壓差。11）重復(fù)操作實(shí)驗(yàn)步

8、驟（10）5-6次，完成流體在a管內(nèi)層流時(shí)的直管阻力測(cè)定。12）測(cè)定b銅管路流體在湍流時(shí)的直管阻力，全開(kāi)切換閥3,開(kāi)啟b銅管路的三通閥后，再開(kāi)此管路1-1截面和2-2截面的測(cè)壓閥，檢查并關(guān)閉其余管路的切換閥和測(cè)壓閥，排盡測(cè)壓管內(nèi)的氣體，使測(cè)壓管內(nèi)充滿流體。13）關(guān)閉此管路的三通閥，全開(kāi)調(diào)節(jié)閥1使流量到最大，穩(wěn)定3min后，記錄其流量和壓差。14）調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥1改變流量，每次調(diào)節(jié)穩(wěn)定3min后，記錄相應(yīng)的流量和壓差。15）重復(fù)操作步驟（14）8-10次，使流量從最大到4m3/h，完成流體在b銅管路內(nèi)湍流時(shí)的直管阻力測(cè)定。16）開(kāi)啟c鋼管路切換閥和三通閥后，再開(kāi)所測(cè)管路1-1截面和2-2截面的測(cè)壓閥

9、，檢查并關(guān)閉其余管路的切換閥和測(cè)壓閥，排除測(cè)壓管內(nèi)的氣體。17）關(guān)閉三通閥，全開(kāi)調(diào)節(jié)閥1使流量到最大，穩(wěn)定3min后，記錄其流量和壓差。18）調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥1改變流量，穩(wěn)定3min,記錄流量和壓差。19）重復(fù)操作步驟（18）8-10次，流量從最大到4m3/h，完成c鋼管管路湍流的直管阻力測(cè)定。20）開(kāi)啟d鋼管路切換和三通閥后，再開(kāi)所測(cè)管路1-1截面和2-2截面的測(cè)壓閥，檢查并關(guān)閉其余管路的切換閥和測(cè)壓閥，排除測(cè)壓管內(nèi)的氣體。21）關(guān)閉三通閥，通過(guò)調(diào)節(jié)閥1調(diào)節(jié)流量，觀察并注意差壓變送器的顯示讀數(shù)不要超過(guò)其量程，記錄流量和壓差，此時(shí)流量為最大。22）改變流量，每次調(diào)節(jié)后穩(wěn)定3min,記錄相應(yīng)的流量和壓

10、差。23）重復(fù)操作實(shí)驗(yàn)步驟（22）8-10次，流量從大到小，完成局部阻力的測(cè)定和孔板流量計(jì)的標(biāo)定。24）實(shí)驗(yàn)完畢后，開(kāi)啟調(diào)節(jié)閥2,關(guān)閉調(diào)節(jié)閥1、所有的切換閥和測(cè)壓閥。25）依次關(guān)閉離心泵、儀表和總電源。注意事項(xiàng)1）檢查水箱液位2）調(diào)節(jié)流量時(shí)，觀測(cè)壓差不要超過(guò)量程范圍。3）記錄水箱中水的溫度，嚴(yán)禁丟東西到水箱。4）注意用電安全六實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄列表序號(hào)a管管長(zhǎng)：2.0ma官官?gòu)剑?mm序號(hào)流量何（L/h）壓差(Pa)序號(hào)流量何（L/h）壓差(Pa)28.00404.78.0081.3流量何（L/h）壓差(Pa)24.00284.14.0020.340.001063.820.00247.236.0

11、0817.216.00206.332.00620.412.00120.0序號(hào)b管管長(zhǎng)：1.2mb管管徑：31mm序號(hào)流量何（m3/h）壓差(Pa)序號(hào)流量何（m3/h）壓差(Pa)8.60030466.1001770流量何（m3/h）壓差(Pa)8.10027695.600148810.1040577.6002481(11)5.10013139.60037297.10021979.10033706.6001921序號(hào)c管管長(zhǎng)：1.2mc管管徑：31mm序號(hào)流量qv(m3/h)壓差4p(Pa)序號(hào)流量qv(m3/h)壓差4p(Pa)8.4003996(11)5.4001874流量qv（m3/h）

12、壓差4p(Pa)7.9003539(12)4.900157210.4059497.4003253(13)4.40012769.90053296.9002781（4.00010939.40047876.40024668.90043765.9002091T測(cè)定直管阻力及局部阻力數(shù)據(jù)記錄備注一序號(hào)流量m3/h真空表MPa壓力表MPa功率W(8)11.100.0010.085787.035Hz(1)18.10-0.0030.0551040.2(9)10.100.0020.089744.2(2)17.04-0.0020.06993.3(10)9.130.0020.092686.91995.5(3)16.

13、01-0.00150.065949.5(11)&110.00210.097666.8r/min15.10-0.00080.07916.5(12)7.130.00130.099633.6(5)14.10-0.00020.074872.0(13)6.130.0020.102604.124T13.1400.078841.9(14)5.080.0020.105552.0(7)12.100.00090.081809.9(15)00.0020.119381.9備注序號(hào)流量3/h壓差kPa序號(hào)流量3/h壓差kPa35Hz29°C(1)7.8912.42(5)5.867.05(2)7.361

14、0.90(6)5.395.91(3)6.879.55(7)4.884.85(4)6.388.30(8)4.403.56T孑L板流量計(jì)標(biāo)定數(shù)據(jù)記錄備注一序號(hào)流量m3/h真空表MPa壓力表MPa功率W序號(hào)流量m3/h真空表MPa壓力表MPa功率W20.46-0.0060.0721447.4(10)11.47-0.00120.1151040.640Hz(2)19.43-0.0050.081400.9(11)10.46-0.0010.121000.2(3)18.45-0.0050.0851332.3(12)9.44-0.00080.124949.226T(4)17.45-0.0040.091302.4

15、(13)&4500.129897.83339.216.44-0.00300.0951242.1(14)7.460.00080.132860.415.44-0.00250.11212.3(15)6.490.0010.136809.9r/min14.43-0.0020.1031176.7(16)5.450.00150.139762.813.44-0.00180.1071127.7(17)00.0020.152510.0(9)12.46-0.00160.111085.8T測(cè)定離心泵特性曲線記錄七實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理=0.9142x10-3=40x10-3/3600=01nx(0.006)24查得24

16、T時(shí)水的物性參數(shù)：p=998.7(kg/m3),a管：hf=業(yè)=10638J/kg=1.°66J/kg;u=qvfp998.7Kg/KgARe=dup=0.006x0.393x998.7=2574入=hd2=1.066x0.006x2=q0440.9124x10-3'flu2998.7x2x0.3932b管：hf=p=4057J/kg=4.066J/kg;u=qv=10.1/3600=3717m/ fp998.7%/Kg一A一1nx(0.031)2一"4Re=dup=0.031x3.717x998.7=125768；入=hd2=4.066x0.031x2=qQ152

17、0.9124x10-3'flu2998.7x1.2x3.7172C管：hf=Ap=J/Kg=5.962J/Kg；u=qv=10.4/3600=3828m/ fp998.7%/Kg一A一1nx(0.031)2一"4Re=dup=0.031x3.828x998.7=129503；入=hd2=5.962x0.031x2=qQ200.9124x10-3'flu2998.7x1.2x3.8282標(biāo)定孔板流量計(jì)查得29T時(shí)水的物性參數(shù)：p=996kg/m3,卩=0.8180X103u0qv=7.89/3600m/s=5.766m/sA04nx0.02224u=亞=1A17.893

18、6001nx0.03124m/s=2.904m/sC0-U5.766_=1.154:Red=du1p=3卩(2x12.42x10N9960.031x2.904x996=1096050.8180x103離心泵的特性曲線改變離心泵頻率，H、N、"的計(jì)算方法不變，所以用35Hz第一組數(shù)據(jù)計(jì)算查得24T時(shí)水的物性參數(shù)：p=998.7kg/m3,卩=0.9142x103入口壓力R,出口壓力p2揚(yáng)程H：2壬u-+壬2a+2壬2Hs+1z其中:uiqv=18.1/3600m/5A、”1nx0.0522.561m/s;u=18.1/3600m/s=4.001m/s2a1nx0.042出4z1z2=0

19、.2m;=012f12(0.055+0.003)x106998.7X9.814.00122.5612+2X9.81+0.2m=6.602軸功率N：N=Nxn=1040.2x0.95=988.19"電傳效率乃：耳=山X100%=qvHp=門8.1*1000/3600“6.602%998.7=32.89%N102N102x988.19八實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（含計(jì)算結(jié)果列表和作圖）序號(hào):曲Re入序號(hào)hk(g)Re入序號(hào)hk(g)Re入a管(1)1.06625740.0414(5)0.28515440.0307（9）0.0815150.0791(2)0.81923160.0392(6)0.2481

20、2870.0385(10)0.0202570.07900.62220590.0377(7)0.20710290.0502(4)0.40618010.0321(8)0.1207720.0519B管(1)4.0661257680.0152(5)2.7751008630.0161(9)1.774759590.0182(?)3.7371195420.0155(6)2.486946370.0164(10)1.491697330.0181(3)3.3771133160.0156(7)2.202884110.0167(11)1.316635070.0193(4)3.0531070890.0157(8)1.9

21、25821850.0169C管(1)5.9621295040.0210(6)3.547983730.0217(11)1.878672420.0246(?)5.3411232770.0208(7)3.260921470.0227(12)1.575610160.0250(3)4.7981170510.0207(8)2.787859210.0223(13)1.279547900.0252(4)4.3861108250.0211(9)2.471796940.0230(14)1.095498090.0261(5)4.0051045990.0217(10)2.096734680.0230T測(cè)定直管阻力損失數(shù)據(jù)處理表序號(hào)序號(hào)005Z3HO&1X026O1Xa1XO3290417.0559XL31X909591XO坦56311X8.3899O