化工原理实验讲义2015..doc

实验一 流量计校核实验 一、实验目的 1．了解孔板流量计、文丘里流量计的构造、原理、性能及使用方法。 2．掌握流量计的标定方法。 3．学习合理选择坐标系的方法。 二、实验原理 流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量有如下关系： 采用正U形管压差计测量压差时，流量Vs与压差计读数R之间关系有： (1) 式中： Vs 被测流体（水或空气）的体积流量，m3/s； C 流量系数（或称孔流系数），无因次； A0 流量计最小开孔截面积，m2，A0=(π/4)d02； 流量计上、下游两取压口之间的压差，Pa； 被测流体（水或空气）的密度，Kg/m3； U形管压差计内指示液的密度，Kg/m3； １　　空气的密度，Kg/m3； R U形管压差计读数，m； 式3-1也可以写成如下形式： (1a) 若采用倒置U形管测量压差： （忽略空气对测量的影响）则流量系数C与流量的关系为： (2) 用体积法测量流体的流量Vs，可由下式计算： (3) (4) 式中：Vs 水的体积流量，m3/s； △t 计量桶接受水所用的时间，s； A 计量桶计量系数； △h 计量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差，mm，△h=h2-h1； V 在△t时间内计量桶接受的水量，L。 改变一个流量在压差计上有一对应的读数，将压差计读数 R和流量Vs绘制成一条曲线即流量标定曲线。同时用式（1a）或式（2）整理数据可进一步得到流量系数C—雷诺数Re的关系曲线。 (5) 式中：d—实验管直径，m； u—水在管中的流速，m/s。 三、实验内容 1、以涡轮流量计为基准，对孔板流量计进行校核，并绘制校核曲线。 2、以转子流量计为基准，对孔板流量计进行校核，并绘制校核曲线。 实验二 离心泵特性曲线测定 一、实验目的 1. 了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作； 2. 掌握离心泵特性曲线测定方法。 二、基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率η与泵的流量V之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实验测定。 1．扬程H的测定与计算 在泵进、出口取截面列柏努利方程： 式中：p1,p2——分别为泵进、出口的压强 N/m2 ρ——流体密度 kg/m3 u1, u2——分别为泵进、出口的流量m/s g——重力加速度 m/s2 当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为： 由上式可知：只要直接读出真空表和压力表上的数值，就可以计算出泵的扬程。 2．轴功率N的测量与计算 轴的功率可按下式计算： 式中，N—泵的轴功率，W w—电机输出功率，W 由上式可知：测定泵的轴功率，只需测定电机的输出功率，乘上功率转换中的倍率即可。 3．效率η的计算 泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体自泵得到的功，轴功率N是单位时间内泵从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算： Ne=HVρg 故 η=Ne/N=HVρg/N 4．速改变时的换算 泵的特性曲线是在指定转速下的数据，就是说在某一特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量的变化，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： 流量 扬程 轴功率 N 效率 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