实验一 流体力学综合实验预习实验:一、实验目的1.熟悉流体在管路中流动阻力的测定方法及实验数据的归纳2.测定直管摩擦系数λ与e R 关系曲线及局部阻力系数ζ 3、 了解离心泵的构造,熟悉其操作与调节方法 4、 测出单级离心泵在固定转速下的特定曲线 二、实验原理流体在管路中的流动阻力分为直管阻力与局部阻力两种。

直管阻力就是流体流经一定管径的直管时,由于流体内摩擦而产生的阻力,可由下式计算:gu d l g p H f 22⋅⋅=∆-=λρ (3-1)局部阻力主要就是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力,计算公式如下:gu g p H f22''⋅=∆-=ζρ (3-2)管路的能量损失'f f f H H H +=∑ (3-3)式中 f H ——直管阻力,m 水柱;λ——直管摩擦阻力系数;l ——管长,m; d ——直管内径,m;u ——管内平均流速,1s m -⋅;g ——重力加速度,9、812s m -⋅p ∆——直管阻力引起的压强降,Pa;ρ——流体的密度,3m kg -⋅;ζ——局部阻力系数; 由式3-1可得22ludP ρλ⋅∆-=(3-4) 这样,利用实验方法测取不同流量下长度为l 直管两端的压差P ∆即可计算出λ与Re ,然后在双对数坐标纸上标绘出Re λ-的曲线图。

离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式、叶轮转速的影响。

实验将测出的H —Q 、N —Q 、η—Q 之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线,即为离心泵的特性曲线,根据曲线可找出泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。

离心泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得:gu u h H H H 221220-++-=入口压力表出口压力表 (3-5)式中出口压力表H ——离心泵出口压力表读数,m 水柱;入口压力表H ——离心泵入口压力表的读数,m 水柱;0h ——离心泵进、出口管路两测压点间的垂直距离,可忽略不计;1u ——吸入管内流体的流速,1s m -⋅; 2u ——压出管内流体的流速,1s m -⋅泵的有效功率,由于泵在运转过程中存在种种能量损失,使泵的实际压头与流量较理论值为低,而输入泵的功率又较理论值为高,所以泵的效率%100⨯=NN eη (3-6) 而泵的有效功率g QH N e e ρ=/(3600×1000) (3-7)式中:e N ——泵的有效功率,K w;N ——电机的输入功率,由功率表测出,K w ;Q ——泵的流量,-13h m ⋅;e H ——泵的扬程,m 水柱。

三、实验装置流程图图3-1 流体力学综合实验流程图1-底阀 2-入口压力表 3-离心泵 4-出口压力表 5-充水阀 6-差压变送器 7-涡轮流量计 8-水箱 管子规格:1#~2#,入口内径为35.75mm,出口内径为27.1mm,直管内径为27.1mm,直管管长1m 。

3#~8#,入口内径为41mm,出口内径为35.75mm,直管内径为35.75mm,直管管长1m 四、实验步骤1.打开充水阀向离心泵泵壳内充水。

2.关闭充水阀、出口流量调节阀,启动总电源开关,启动电机电源开关。

3.打开出口调节阀至最大,记录下管路流量最大值,即控制柜上的涡轮流量计的读数。

4.直管阻力的测定:调节出口阀,流量从大到小测取8～10次,再由小到大测取8～10次,记录各次实验数据,包括涡轮流量计的读数、直管压差示值。

5、 局部阻力的测定(要求流量在1～4 13h m -⋅范围内):调节出口阀,改变管路流量3次,分别记录闸阀压差、截止阀压差、涡轮流量计的读数。

6、 离心泵特性曲线的测定:调节出口阀,流量从最大到最小测取8～10次,再由最小到最大测取8～10次,记录各次实验数据,包括入口压力表、出口压力表、涡轮流量计、功率表的读数。

7.测取实验用水的温度。

8.依次关闭出口流量调节阀、电机开关、总电源开关。

4、 当测量流量为零的数据点时,即出口阀全关,数据测量时间不宜太长,以免泵壳内水发热气化。

五、原始数据纪录表格及实验数据处理表格流量m 3/h 直管压差 mmH 2O 柱 入口压力 mmHg 出口压力 Kpa 功率表读数Kw 0、05 5 -41 153、3 0、505局部阻力系数测定: 流量 m3/h 闸阀压差(mmH2O)截止阀压差(mmH2O)9、72 408 4556、36 187 199 4、71 107 1161、25 44 -51 152、1 0、558 1、3 45 -51 151、7 0、568 2、21 78 -59 151、5 0、582 2、38 83 -59 151、3 0、6013、14 115 -66 150、3 0、613 3、16 119 -67 150、2 0、6254、04 182 -79 147、8 0、643 4、37 198 -84 147、4 0、6685、25 243 -92 145、8 0、676 5、26 271 -94 145、4 0、6776、36 300 -97 143、9 0、684 6、44 307 -103 143、2 0、6957、2 359 -112 140、4 0、712 7、2 397 -118 138、6 0、712 8、14 475 -139 132、2 0、743 8、19 475 -139 132、1 0、7479、21 570 -166 123、4 0、767 9、26578-169123、1 0、783实验一流体力学综合实验实验报告六、实验数据处理表格流量m3/h 直管压差mmH2O 柱入口压力mmHg出口压力Kpa功率表读数Kw流速m/s Re摩擦系数λ扬程He(m)有效功率Ne (kW) 效率η0、05 5 -41 153、3 0、505 0、024 16、21 0、002 0、441、25 44 -51 152、1 0、558 0、602 14283、74 0、0645 16、22 0、055 9、891、3 45 -51 151、7 0、568 0、626 14855、09 0、061 16、18 0、057 10、082、21 78 -59 151、5 0、582 1、064 25253、65 0、0366 16、27 0、098 16、812、38 83 -59 151、3 0、601 1、147 27196、24 0、0336 16、25 0、105 17、513、14 115 -66 150、3 0、613 1、513 35880、75 0、0267 16、24 0、139 22、643、16 119 -67 150、2 0、625 1、523 36109、29 0、0273 16、24 0、140 22、354、04 182 -79 147、8 0、643 1、947 46165、04 0、0255 16、16 0、178 27、634、37 198 -84 147、4 0、668 2、106 49935、95 0、0237 16、19 0、192 28、825、25 243 -92 145、8 0、676 2、529 59991、7 0、0202 16、14 0、231 34、105、26 271 -94 145、4 0、677 2、534 60105、97 0、0224 16、12 0、231 34、096、36 300 -97 143、9 0、684 3、064 72675、66 0、017 16、01 0、277 40、516、44 307 -103 143、2 0、695 3、103 73589、82 0、017 16、02 0、281 40、407、2 359 -112 140、4 0、712 3、469 82274、33 0、0159 15、85 0、311 43、637、2 397 -118 138、6 0、712 3、469 82274、33 0、0175 15、75 0、309 43、358、14 475 -139 132、2 0、743 3、922 93015、71 0、0164 15、39 0、341 45、878、19 475 -139 132、1 0、747 3、946 93587、06 0、0162 15、38 0、343 45、889、21 570 -166 123、4 0、767 4、438 105242、6 0、0154 14、86 0、372 48、54 9、26 578 -169 123、1 0、783 4、462 105813、9 0、0154 14、87 0、375 47、842、局部阻力系数测定数据处理流量 m3/h 闸阀压差 (mmH2O) 闸阀局部 阻力系数 截止阀压 差(mmH2O) 截止阀局 部阻力系数9、72 408 0、36 455 0、41 6、36 187 0、39 199 0、42 4、71 107 0、41 116 0、44 阻力系数 平均值 0、39 0、42七、实验数据处理举例说明: 1、 原始数据:流量m 3/h 直管压差 mmH 2O 柱 入口压力 mmHg 出口压力 Kpa 功率表读数Kw1、25 44 -51 152、1 0、558流量1、25 m 3/h流速:221.25/36000.602/0.027144i Q u m s d ππ===⨯ 32220.027129.8144100.064510.602P d g g l u λρ-∆⨯=••=⨯⨯⨯= 39980.6020.0271Re 14283.741.140410ud ρμ-⨯⨯===⨯ 222103251152********760998.69.81u u H H H h g H H -=-++⨯+⨯≈-==⨯出口压力表入口压力表出口压力表入口压力表 2、流量9、72 m 3/h 闸阀压差408mmH2O229.72/36004.68/0.027144i Q u m s d ππ===⨯ gu g p H f22''⋅=∆-=ζρ'22229.810.4080.364.68f gH u ζ⨯⨯===九、实验结果分析与讨论1.通过上述计算,求得不同流量下计算直管摩擦系数及雷诺准数,在双对数坐标纸上标绘Re -λ的关系曲线,如图1所示。

图1 雷诺数与摩擦系数λ的关系曲线泵的型号:SLWH40~100, 转速:2950 r/min从图中可以瞧出,在雷诺数Re 小于7、26×104时,摩擦系数λ随着Re 的减小,由0、0645减小到0、0202,当雷诺数Re 大于7、26×104时,摩擦系数λ随着Re 的增加,基本保持不变。