多个实验点的转速将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,须将实测数据换算为平均转速下的数据。换算关系如下:
V??V流量
n?n?H??H()2n 扬程 n
n?V?H??gVH?gN??N()3???????n N 效率 NN轴功率
离心泵功率转换系数=0.89
三、实验装置与流程
离心泵性能特性曲线测定系统装置工艺控制流程图如图2-1:
图2-1 离心泵实验装置流程示意图
3.仪表控制柜面板如图2-2所示:
图2-2 流体力学综合实验装置仪表面板
1、空气开关 2、3、4电源指示灯 5、流量控制仪 6、6路巡检仪(单位m3/h):第一通道测量离心泵进口压力(单位:kpa),第二通道测量离心泵出口压力(单位:kpa),第三通道测量离心泵转速(单位:r/min)第四通道测量流体阻力压差(单位:pa)第五通道测量流体温度(单位:摄氏度),第六通道没用,7、功率表(单位:KW)8、仪表电源指示灯、9、仪表电源开关,10、变频器电源指示灯,11、变频器电源开关,12、离心泵电源指示灯、13、离心泵直接或变频器运行转换开关,14、离心泵启动按钮,15、离心泵停止按钮。
四、实验步骤及注意事项
1.灌泵
储水箱中出水到适当位置(大概三分之二处)关闭阀1、阀2、阀3、阀4、阀5、打开离心泵出口排气阀和进口灌水阀,用水杯从灌水阀灌水,气体从排汽阀排出,直到排水阀有水排出并且没有气泡灌水完毕,关闭排气阀和灌水阀。 2.启动水泵
打开控制柜上1空气开关,打开9仪表电源开关,仪表指示灯10亮,仪表上电,显示被测数据。
把转换开关转到直接位置,指示灯12亮,按一下离心泵启动按钮,离心泵运转,启动按钮指示灯亮,水泵启动完毕。
3.打开离心泵监控软件,输入班级、姓名、学号等信息,进入离心泵监控界面,打开阀1到最大,每隔2m3/h采集一组数据(等数据稳定之后再采集),从最大流量做到0。 4.数据采集完毕后,按离心泵停止按钮,泵停止。
5、打开数据处理软件,打开采集的数据,进行数据处理,计算出数据处理结果,绘出离心
泵特性曲线。实验完毕 注意事项:
1、一般每次实验前,均需对泵进行灌泵操作,以防止离心泵气缚。同时注意定期对泵进行保养,防止叶轮被固体颗粒损坏。
2、泵运转过程中,勿触碰泵主轴部分,因其高速转动,可能会缠绕并伤害身体接触部位。 实验数据记录 离心泵原始数据 水温: ℃ No.
流量L/s 真空表读数MPa 压力表读数MPa 功率表读数w 五、实验报告
1.在同一张坐标纸上描绘一定转速下的H~V、N~V、η~V曲线 2.分析实验结果,判断泵较为适宜的工作范围。
六、思考题
1.试从所测实验数据分析,离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门?
2.启动离心泵之前为什么要引水灌泵?如果灌泵后依然启动不起来,你认为可能的原因是什么?
3.为什么用泵的出口阀门调节流量?这种方法有什么优缺点?十分还有其他方法调节流
量?
4.泵启动后,出口阀如果打不开,压力表读数是否会逐渐上升?为什么? 5.正常工作的离心泵,在其进口管路上安装阀门是否合理?为什么?
6.试分析,用清水泵输送密度为1200Kg/m3的盐水(忽略密度的影响),在相同流量下你
认为泵的压力是否变化?轴功率是否变化?
实验三 对流给热系数的测定
一、实验目的
1、观察水蒸气在换热管外壁上的冷凝现象,并判断冷凝类型; 2、测定空气(或水)在圆直管内强制对流给热系数?i;
3、应用线性回归分析方法,确定关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m的值。 4、掌握热电阻测温的方法。
二、基本原理
在套管换热器中,环隙通以水蒸气,内管管内通以空气或水,水蒸气冷凝放热以加热空气或水,在传热过程达到稳定后,有如下关系式:
VρCP(t2-t1)=αiAi(tw-t)m (1-1)
式中: V——被加热流体体积流量,m3/s; Ρ——被加热流体密度,kg/m3; CP——被加热流体平均比热,J/(kg·℃);
αi——流体对内管内壁的对流给热系数,W/(m2·℃); t1、t2——被加热流体进、出口温度,℃;
Ai——内管的外壁、内壁的传热面积,m2;
(T-TW)m——水蒸气与外壁间的对数平均温度差,℃; (T?Tw)m?(T1?Tw1)?(T2?Tw2) (1-2)
T?Tw1ln1T2?Tw2(tw-t)m——内壁与流体间的对数平均温度差,℃;
(tw?t)m?(tw1?t1)?(tw2?t2)
lntw1?t1tw2?t2 (1-3)
式中:T1、T2——蒸汽进、出口温度,℃;
Tw1、Tw2、tw1、tw2——外壁和内壁上进、出口温度,℃。
当内管材料导热性能很好,即λ值很大,且管壁厚度很薄时,可认为Tw1=tw1,Tw2=tw2,即为所测得的该点的壁温。
由式(1-3)可得:
?i?V?CP(t2?t1)A0(tw?t)m (1-4)
若能测得被加热流体的V、t1、t2,内管的换热面积Ai,以及水蒸气温度T,壁温Tw1、Tw2,则可通过式(1-4)算得实测的流体在管内的(平均)对流给热系数αi。 流体在直管内强制对流时的给热系数,可按下列半经验公式求得: 湍流时:
?i?0.023?diRe0.8Pr0.4 (1-5)
式中:αi—— 流体在直管内强制对流时的给热系数,W/ (m2·℃); λ—— 流体的导热系数,W/(m2·℃);
di—— 内管内径,m;
Re—— 流体在管内的雷诺数,无因次; Pr—— 流体的普朗特数,无因次。
上式中,定性温度均为流体的平均温度,即tf = (t1 + t2) / 2。 过渡流时:
αi’=φαi (1-6)
56?10式中:? 修正系数, ??1?
Re1.8
⒉ 对流传热系数准数关联式的实验确定
流体在管内作强制湍流,被加热状态,准数关联式的形式为
Nui?AReiPrin. (1-7)
mNui?其中:
cpi?iud??idiRei?iiiPr??i, ?i , i?i
物性数据λi、cpi、ρi、μi可根据定性温度tm查得。经过计算可知,对于管内被加热的空气,普兰特准数Pri变化不大,可以认为是常数,则关联式的形式简化为:
Nui?AReimPri0.4 (1-8)
这样通过实验确定不同流量下的Rei与Nui,然后用线性回归方法确定A和m的值。