中南大學液壓傳動試驗報告書

液壓傳動與控制實驗指導書2018.9實驗一液壓流體力學實驗實驗二液壓傳動基礎實驗實驗三液壓系統(tǒng)節(jié)流調速和差動回路實驗實驗一液壓流體力學實驗液壓流體力學實驗實驗設備：實驗臺參數(shù)：潛水泵：型號HQB-2500；最大揚程：2.5m；最大流量：2000L/h；額定功率：55W；電源：單相?220V。恒壓水箱：長X寬X高=280X420X400；實驗管A：管徑①14,長約1.2(m),沿程損失計算長度L=0.85(m)；雷諾數(shù)實驗水位：H=250?280(可調)；實驗管B：小管內(nèi)徑①13.6，大管內(nèi)徑①20.2，軸線高度差140,總長約1.2(m)；伯努利方程實驗水位：H=370(可調)；實驗臺總尺寸：長X寬X高=1730X540X1470。實驗管道中液流循環(huán)如下(見圖1)：.實驗臺由泵7供水到恒壓水箱22,水箱內(nèi)液體分別由實驗管A(雷諾實驗)和實驗管B(伯努利方程實驗)流入輔助水箱14,再返回到供水水箱8中循環(huán)使用。.雷諾實驗：顏色水容器1的顏色水徑調節(jié)閥2調節(jié)，進入實驗管A,隨A管內(nèi)的流動水一起運動,顯示有色的流線；經(jīng)節(jié)流閥9流出的微染色水,在輔助水箱14中與消色劑儲器注入的消色劑混合,使有色水變清。⑶.實驗中基準水平面的選取。用本實驗裝置做以上各項實驗時,其基準水平面一律選擇為工作臺面板的上平面。⑷.本實驗指導書中各項實驗所涉及的運算，均采用國際單位制。

1雷諾實驗雷諾數(shù)是區(qū)別流體流動狀態(tài)的無量綱數(shù)。對圓管流動，其下臨界雷諾數(shù)Re為2300?c2320。小于該臨界雷諾數(shù)的流體為層流流動狀態(tài)，大于該臨界雷諾數(shù)則為紊流流動狀態(tài)。工程上，在計算流體流動損失時，不同的Re范圍，采用不同的計算公式。因此觀察流體流動的流態(tài)，測定臨界雷諾數(shù)，是《流體力學》課程實驗的重要內(nèi)容。（一）、實驗目的要求：.觀察層流、紊流的流態(tài)及其轉換特性；.測定臨界雷諾數(shù)，掌握圓管流態(tài)判別準則；

.學習雷諾數(shù)用無量綱參數(shù)進行實驗研究的方法，并了解其實用意義。（二） 、實驗裝置：本實驗裝置（見圖1）所示：實驗時選用實驗管A,將測壓針頭（16）、（18）向管外側拉出，使針頭與管內(nèi)壁平齊，使其不致影響管內(nèi)流體的流動狀態(tài)。逐漸打開進水節(jié)流閥37，排除管路及整個裝置中的空氣（實驗管B必須停止測試，關閉節(jié)流閥31），調節(jié)旁路節(jié)流閥11，使實驗時恒壓水箱始終保持微溢流狀態(tài)，以提高A管進口前水體穩(wěn)定度。顏色水（紅色）經(jīng)導入管4,注入實驗管A,調節(jié)微調器3，逐漸開啟A管節(jié)流閥9,使顏色水流線形態(tài)清晰可見，觀察顏色水線的狀態(tài)變化（穩(wěn)定直線，穩(wěn)定略彎曲，直線擺動，直線抖動，斷續(xù)，完全散開等）。視輔助水箱內(nèi)顏色是否變紅，加入適量消色劑。（三） 、實驗原理：（本實驗中，管內(nèi)流體為循環(huán)水）Re= °平均流速（m/s）U=（m/s）,Q用容積法測量。v 兀d2~T~d：管道內(nèi)徑d=0.014（m）；v：運動粘度v：運動粘度x10-4(m2/s)(或查1+0.0337t+0.000221t2表）t：水溫：0c。四）、實驗方法與步驟：⑴．觀察兩種流態(tài)：開泵，使恒壓水箱充水至溢流水位，溢流水位調節(jié)至約0.25（m）,顏色水容器水位高約0.54（m）。待穩(wěn)定后，微微開啟節(jié)流閥9,并注入顏色水于實驗管A內(nèi)，使顏色水線呈一條直線。通過顏色水質點的運動觀察管內(nèi)水流的層流流態(tài)；然后逐漸開大節(jié)流閥9，觀察顏色水直線的變化，記錄層流轉變?yōu)槲闪鞯乃μ卣?。待管中出現(xiàn)完全紊流后，再逐步關小節(jié)流閥，觀察由紊流轉變?yōu)閷恿鞯乃μ卣?。（微調器3也應根據(jù)節(jié)流閥9的開度大小相應調大或調小）。⑵．測定下臨界雷諾數(shù)：將節(jié)流閥9打開，使管中呈完全紊流，再逐步關小節(jié)流閥使流量減小。當流量調節(jié)到使顏色水在全管剛呈現(xiàn)出一條穩(wěn)定直線時，即為下臨界狀態(tài)；待管中出現(xiàn)臨界狀態(tài)時，用容積法測出流量；測記恒壓水箱內(nèi)水溫計讀數(shù)（以備計算水的運動粘度v）；根據(jù)所測流量，計算出管中的平均流速，并根據(jù)所測的實驗水溫求出水的運動粘度，代入公式Re二cd，求出下臨界雷諾數(shù)Re，并與公認值（2320）比較。若偏離過大，cv c需重測，重測次數(shù)不少于3次；重測步驟與上述（1）?（4）的操作相同，根據(jù)重測數(shù)據(jù)再次計算Re值，直到Re的值cc

在2000?2300之間。注意事項：a每調節(jié)閥門一次，均需等待穩(wěn)定幾分鐘；b關小閥門過程中，只許漸小，不許開大；c隨出水流量減小，應適當調小進水節(jié)流閥37的開度（右旋），以減小溢流量引發(fā)的擾動。（3）．測定上臨界雷諾數(shù)（上臨界雷諾數(shù)無實際意義，僅掌握測定方法）。逐漸開啟節(jié)流閥9，使管中水流由層流過渡到紊流，當顏色水線剛開始散開時，即為上臨界狀態(tài)。測量此時管中的流量，計算管中的平均流速。并根據(jù)恒壓水箱水溫表的讀數(shù)計算水的運動粘度，由公式Re'=翠求出上臨界雷諾數(shù)。測定上臨界雷諾數(shù)1?2次。Cv五）、實驗成果及要求（1）.記錄有關實驗裝置參數(shù)，測記有關實驗數(shù)據(jù):管徑d=0.014(m),水溫t= (0C)；運動粘度0.017751+運動粘度0.017751+0.0337t+0.000221t2X10-4（m2/s）。（注：也可查表）⑵.整理、記錄實驗數(shù)據(jù)，填寫下述實驗用表:2.整理、記錄乏實驗數(shù)據(jù)，填寫下述實驗月弓表：實驗次序顏色水線形態(tài)水體積V（m3）時間t(s)流量、Q(m3/s)水溫。C雷諾數(shù)Re閥門開度增（f）或減（/）備注實測下臨界雷諾數(shù)（平均值）RT=c注:測定上、下臨界雷諾數(shù)時，應在表中備注欄內(nèi)注明‘上臨界'或‘下臨界'字樣。

2不可壓縮流體恒定流動總流伯努利方程實驗液體流動時的機械能，以位能、壓力能和動能三種形式出現(xiàn)，這三種形式的能量可以互相轉換，在無流動能量損失的理想情況下，它們?nèi)呖偤褪且欢ǖ摹２匠瘫砻髁肆鲃右后w的能量守恒定律。對不可壓縮流體恒定流動的理想情況，總流伯努利方程可表示為：z+匕+z+匕+1pg-1-12gPa3二Z+—^+ 2—22pg2g二C（C為常數(shù)）對實際液體要考慮流動時水頭損失，此時方程變?yōu)椋簆a3 pa02 1z+—^+ =z+—^+ +h1pg2g2pg2g一2為1、2兩個過流斷面間單位重量流體的水頭損失。在國際單位制中，上述各量的單位為：z1、z2(m)；p、p(Pa);12p(kg/m3)；g(m/s2)；0、012(m/s)；h(m)；f1-2a、a（動能修正系數(shù)，無量綱）12實驗目的要求1．驗證流體恒定流動時的總流伯努利方程；2．進一步掌握有壓管流中，流動液體能量轉換特性；3．掌握流速、流量、壓強等動水力學水流要素的實際量測技能。（二）、實驗裝置（見圖1）本實驗選用實驗管B完成此項實驗。B管管壁上共開有16個測壓針頭插孔：⑴?（⑷、（15）、（17）。其中⑴?（⑷與測壓架上的相應測壓管相連；（15）用于畢托管測速實驗；（17）用于演示彎頭處急變流的壓強分布。此外測壓架上的Q、Q兩根測壓管用于A管測沿程阻力系數(shù)久。（三）、實驗原理實際流體在做穩(wěn)定管流時的總流伯努利方程為：pa02 pa02Z+—1+1―1=Z+—2+2―2+h1Pg 2g2pg2g f1-2h表示所選定的兩個過流斷面之間的單位重量流體的水頭損失。f1-2選測壓點⑴?(⑷，從相應各測壓管的水面讀數(shù)測得z+E值，并分別計算各測點速度pg32 p as水頭，并將各過流斷面處的z+ 與相加，據(jù)此，可在管流軸線圖上方繪制出測2g pg 2g壓管水頭線P-P和總水頭線E-E(見圖2-1)。、實驗方法和步驟：(⑴選擇實驗管B上的⑴?(⑷十四個過流斷面，每個過流斷面對應有一根測壓管。.開啟水泵。使恒壓水箱溢流杯溢流，關閉節(jié)流閥31后，檢查所有測壓管水面是否平齊(以工作臺面為基準)。如不平，則應仔細檢查，找出故障原因(連通管受阻、漏氣、有氣泡)，并加以排除，直至所有測壓管水面平齊。⑶.打開節(jié)流閥31，觀察測壓管Q?Q的水位變化趨勢，觀察流量增大或減小時測壓管水位如何變化。⑷.當節(jié)流閥31的開度固定后，記測各測壓管液位高度(即z+E的值)，同時測量出pg實驗管B中的流量。.測記恒壓水箱實驗水溫(以備計算v用)。.改變流量再做一次。、實驗結果，數(shù)據(jù)整理(1).裝置常數(shù)：細圓管內(nèi)徑d細=0.0136(m)，粗圓管內(nèi)徑d粗=0.0202(m);圓管材質為細粗有機玻璃管；管內(nèi)壁絕對粗糙度人=0.00(mm)，細管相對粗糙度A0.001 A0.001= =0.000074，粗管相對粗糙度 = =0.0000495。d13.6 d20.2細粗(2)．記錄有關常數(shù)實驗管B各測點水平方向間的距離(mm)|1M)卜計鮎卩叩叩計兀|〔叫94師|心|"4|需|o(1)⑵⑶(4)⑸⑹⑺ ⑻(9)(io(idasas?小管內(nèi)徑00.0136(m),大管內(nèi)徑00.0202(m)，測點⑶喉管內(nèi)徑①0.01(m)。.量測各測點的(Z+E)值，并記錄于表2-1：pgau2 p au2.計算各測壓點速度水頭 和總水頭z+ +，將計算值記