【正文】 pC/ρgmm動(dòng)壓頭u2A/2g mmmmmms1s1uC/ mHf（1B）/mmHf（1C）/mm(2)驗(yàn)證流動(dòng)流體的機(jī)械能衡算方程實(shí)驗(yàn)三 管路流體阻力的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓苈分械母鞣N阻力可分為沿程阻力（直管阻力）和局部阻力兩大類。 本實(shí)驗(yàn)的目的，是以實(shí)驗(yàn)方法直接測(cè)定摩擦系數(shù)λ和局部阻力系數(shù)ζ。 p—流體的壓強(qiáng)，Pa；s1kg1 （3）或當(dāng)流體在圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，流體因摩擦阻力所造成的能量損失（壓頭損失），有如下一般關(guān)系式： l一圓形直管的長(zhǎng)度，m；大量實(shí)驗(yàn)研究表明：摩擦系數(shù)λ又與流體的密度ρ和粘度μ ，管徑d、流速u和管壁粗糙度ε有關(guān)。 通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得λ和Re數(shù)據(jù)，可以在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上標(biāo)繪出實(shí)驗(yàn)曲線。當(dāng)流體在直管中呈湍流時(shí)，λ不僅與雷諾數(shù)有關(guān)，而且與管壁相對(duì)粗糙度有關(guān)。 式中：u一連接管件等的直管中流體的平均流速，m ζ一局部阻力因數(shù)量綱為1。三、實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)驗(yàn)裝置主要是由循環(huán)水系統(tǒng)（或高位穩(wěn)壓水槽）、試驗(yàn)管路系統(tǒng)和高位排氣水槽串聯(lián)組合而成，每條測(cè)試管的測(cè)壓口通過轉(zhuǎn)換閥組與壓差計(jì)連通?？装辶髁坑?jì)的讀數(shù)申另一倒置U形水柱壓差計(jì)顯示。圖31 管路流體阻力實(shí)驗(yàn)裝置流程1循環(huán)水泵；2．光滑試驗(yàn)管3．粗糙試驗(yàn)管4．?dāng)U大與縮小試驗(yàn)管；5．孔板流量計(jì)；6．閥門；；．分別配置光滑管、粗糙管、驟然擴(kuò)大與縮小管、閥門和孔板流量計(jì)。流程圖中標(biāo)出符號(hào)G和D分別表示上游測(cè)壓口（高壓側(cè)）和下游測(cè)壓口（低壓側(cè)）。作為試驗(yàn)用水，用循環(huán)水泵或直接用自來水由循環(huán)水槽送入試驗(yàn)管路系統(tǒng)，由下而上依次流經(jīng)各種流體阻力試驗(yàn)管，最后流入高位排氣水槽。流量由試驗(yàn)管路中的孔板流量計(jì)測(cè)量，并由壓差計(jì)顯示讀數(shù)。待泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，先將試驗(yàn)導(dǎo)管中的旋塞閥全部打開，并關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥組中的全部旋塞，然后緩慢開啟試驗(yàn)導(dǎo)管的入口調(diào)節(jié)閥。（2）檢查循環(huán)水槽中的水位，一般需要再補(bǔ)充些水，防止水面低于泵吸入口。排除空氣泡的方法是，先將轉(zhuǎn)換閥組中被檢一組測(cè)壓口旋塞打開，然后打開倒置U形水柱壓差計(jì)頂部的放空閥，直至排盡空氣泡再關(guān)閉放空閥。（4）調(diào)節(jié)倒置U形壓差計(jì)的水柱高度。當(dāng)壓差計(jì)中的水柱高度居于標(biāo)尺中間部位時(shí)，關(guān)閉轉(zhuǎn)換閥組中的放空閥。（5）在高位排氣水槽中懸掛一支溫度計(jì)，用以測(cè)量水的溫度。實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)，按如下步驟進(jìn)行操作：（1）先檢查試驗(yàn)導(dǎo)管中旋塞是否置于全開位置，其余測(cè)壓旋塞和試驗(yàn)系統(tǒng)入口調(diào)節(jié)閥是否全部關(guān)閉。（2）待泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，根據(jù)需要緩慢開啟調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，流量大小由孔板流量計(jì)的壓差計(jì)顯示。（4）當(dāng)需改換測(cè)試部位時(shí)，只需將轉(zhuǎn)換閥組由一組旋塞切換為另一組旋塞。這時(shí)，壓差計(jì)與G1和D1測(cè)壓口斷開，而與G2和D2測(cè)壓口接通，壓差計(jì)顯示讀數(shù)即為第二支測(cè)試管的壓力降。（5）改變流量，重復(fù)上述操作，測(cè)得各試驗(yàn)導(dǎo)管中不同流速下的壓力降。（7）每測(cè)定一組流量與壓力降數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄水的溫度。（2）若實(shí)驗(yàn)裝置放置不用時(shí)，尤其是冬季，應(yīng)將管路系統(tǒng)和水槽內(nèi)水排放干凈。mm粗糙管的粗糙度 ε粗糙管的相對(duì)粗糙度ε/d== mm 孔板流量計(jì)的孔徑d0= mmdv= mm（2）流量標(biāo)定曲線（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)孔板流量計(jì)的壓差計(jì)讀數(shù) R/mmHg水的溫度T/℃水的粘度 μ/Pa?s Hf1/mm Hf2/mm 孔板流量計(jì)壓頭損失實(shí)驗(yàn)序號(hào)雷諾準(zhǔn)數(shù)光滑管摩擦系數(shù)粗糙管摩擦系數(shù)旋塞的局部阻力系數(shù)（全開）,ζ3[5] ζ4 [6]（5）標(biāo)繪Re－λ實(shí)驗(yàn)曲線實(shí)驗(yàn)四根據(jù)不同使用場(chǎng)合和操作要求，選擇各種型式的流體輸送機(jī)械。離心泵的特性由廠家通過實(shí)驗(yàn)直接測(cè)定，并提供給用戶在選擇和使用泵時(shí)參考。通過實(shí)驗(yàn)了解離心系的構(gòu)造、安裝流程和正常的操作過程，掌握離心泵各項(xiàng)主要特性及其相互關(guān)系，進(jìn)而加深對(duì)離心泵的性能和操作原理的理解。 二、實(shí)驗(yàn)原理離心泵主要特性參數(shù)有流量、揚(yáng)程、功率和效率。1．泵的流量泵的流量即泵的送液能力，是指單位時(shí)間內(nèi)泵所排出的液體體積。即（1） （2）若泵的輸送系統(tǒng)中安裝有經(jīng)過標(biāo)定的流量計(jì)時(shí)，泵的流量也可由流量計(jì)測(cè)定。式中C0——孔板流量因數(shù)；A0——孔板的銳孔面積，m2；2．泵的揚(yáng)程泵的揚(yáng)程即總壓頭，表示單位重是液體從泵中所獲得的機(jī)械能。式中pB—由壓力表測(cè)得的表壓，Pa；pA—由真空表測(cè)得的真空度，Pa；uA—A截面處的液體流速，m uB—B截面處的液體流速，m若測(cè)得泵的流量為qVs，m3/s，揚(yáng)程為He，m，被輸送液體的密度為ρ，kg電動(dòng)機(jī)所消耗的功率又大于泵軸所作出的實(shí)際功率。（6） （7）這時(shí)得到的泵的總效率除了泵的效率外，還包括傳動(dòng)效率和電機(jī)的效率。因此，為了準(zhǔn)確全面地表征離心泵的性能，需在一定轉(zhuǎn)速下，將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的各項(xiàng)參數(shù)即：H、P、η與之間的變化關(guān)系標(biāo)繪成一組曲線。離心泵特性曲線使離心泵的操作性能得到完整的概念，并由此可確定泵的最適宜操作狀況。 通常，離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此泵的特性曲線是在一定轉(zhuǎn)速下測(cè)得的。泵的流量、揚(yáng)程H和有效功率Pe與轉(zhuǎn)速n之間，大致存在如下比例關(guān)系：（8）為了便于觀察，泵亮端蓋用透明材料制成。離心泵與循環(huán)水槽、分水槽和各種測(cè)量?jī)x表構(gòu)成一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)。圖42離心泵實(shí)驗(yàn)儀流程圖泵將循環(huán)水槽中的水，通過汲入導(dǎo)管汲入泵體。底閥的作用是當(dāng)注水槽向泵體內(nèi)注水時(shí)，防止水的漏出。壓出導(dǎo)管沿程裝有壓力表、調(diào)節(jié)閥和孔板流量計(jì)。分流槽分為二格，其中一格的水可流出用以計(jì)量，另一格的水可流回循環(huán)水槽。打開注水槽下的閥門，將水灌入泵內(nèi)。當(dāng)從透明端蓋中觀察到泵內(nèi)已灌滿水后，將注水閥門關(guān)閉。啟動(dòng)前，先確認(rèn)泵出口調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，變壓器調(diào)回零點(diǎn)，然后合閘接通電源。泵啟動(dòng)后，葉輪旋轉(zhuǎn)無振動(dòng)和噪聲，電壓表、電流表、壓力表和真空表指示穩(wěn)定，則表明運(yùn)行已經(jīng)正常，即可投入實(shí)驗(yàn)。每調(diào)定一次閥的開啟度，待狀況穩(wěn)定后，即可進(jìn)行以下測(cè)量：(1)將出水轉(zhuǎn)向彎頭由分水槽的回流格撥向排水格同時(shí)，用秒表計(jì)取時(shí)間，用容器接取一定水量。（這時(shí)要接好循環(huán)水槽的自來水源）。（3）記取孔板流量計(jì)的壓差計(jì)讀數(shù)。在泵的全部流量范圍內(nèi)，可分成8—10組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及整理1．基本參數(shù)（1）離心泵流量：qv=揚(yáng)程：H=功率：P=轉(zhuǎn)速：n=（2）管道吸入導(dǎo)管內(nèi)徑：d1= mm A、B兩截面間垂直距離：H0= mm（3）孔板流量計(jì) mm 水的溫度，T/℃m3水的質(zhì)量， m/kg表壓強(qiáng)，pB/Pa電壓，U/V3．實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理流量 qv/m3揚(yáng)程 H/m[2]實(shí)際消耗功率 P/W[4]實(shí)驗(yàn)五套管換熱器液——液熱交換實(shí)驗(yàn)為了加速熱量傳遞過程，往往需要將流體進(jìn)行強(qiáng)制流動(dòng)。這些研究結(jié)果都是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上取得的。本實(shí)驗(yàn)的目的，是測(cè)定在套管換熱器中進(jìn)行的液液熱交換過程的傳熱總系數(shù)，流體在圓管內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，以及確立求算傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式。二、實(shí)驗(yàn)原理冷熱流體通過固體壁所進(jìn)行的熱交換過程，先由熱流體把熱量傳遞給固體壁面，然后由固體壁面的一側(cè)傳向另一側(cè)，最后再由壁面把熱量傳給冷流體，換言之，熱交換過程即為對(duì)流傳熱一導(dǎo)熱一對(duì)流傳熱三個(gè)串聯(lián)過程組成。S1 （1） Q=KA△Tm s1 （2）式中：Q—一傳熱速率，J ms—一熱流體的質(zhì)量流量，kg cp一熱流體的平均比熱容JK1； T’—一冷流體的溫度，K；Tw—一固體壁面溫度，K；K—一傳熱總系數(shù)，WK1A一熱交換面積， m2；△Tm （符號(hào)下標(biāo)1和2分別表示熱交換器兩端的數(shù)值）若△T1和△T2分別為熱交換器兩端冷熱流體之間的溫度差，即△T1=（T1－T1’；） 就固體壁面兩側(cè)的給熱過程來說，給熱速率基本方程為 Q= α1Aw（T— Tw） Q=α2Awˊ（Tw’一T’） Q=α1 Aw△Tmˊm2 Aw與Aw’—一分別表示固體壁兩側(cè)的內(nèi)壁表面積和外壁表面積，m2； 同理也可得到管外給熱過程的傳熱膜系數(shù)的類同公式。 流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制對(duì)流時(shí)，傳熱膜系數(shù)α與各項(xiàng)影響因素（如：管內(nèi)徑d，m；管s1；流體密度 ρ，kgs；定壓比熱容，cp JK1和流體導(dǎo)熱系數(shù)λ，WK1）之間的關(guān)系可關(guān)聯(lián)成如下準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式： (13)式中：實(shí)驗(yàn)測(cè)得a、m、n數(shù)值后，則傳熱膜系數(shù)即可由該式計(jì)算。 當(dāng)流體在圓形直管內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)， Pr ＝ ～160則流體被冷卻時(shí)，α值可按下列公式求算；流體被加熱時(shí) 當(dāng)流體在套管環(huán)隙內(nèi)作強(qiáng)制湍流時(shí)，上列各式中d用當(dāng)量直徑de替代即可。三、實(shí)驗(yàn)裝置及其流程本實(shí)驗(yàn)裝置主要由套管熱交換器、恒溫循環(huán)水槽、高位穩(wěn)壓水槽以及一系列測(cè)量和控圖62套管換熱器液一液熱交換實(shí)驗(yàn)裝置流程 套管熱交換器由一根Φ12ⅹ，Ф20ⅹ。套管熱交換器兩端測(cè)溫點(diǎn)之間（測(cè)試段距離）為1000mm。恒溫循環(huán)水槽中用電熱器補(bǔ)充熱水在熱交換器中移去的熱量，并控制恒溫。高位穩(wěn)壓水槽排出的溢流水和由換熱管排出被加熱后的水，均排入下水道。（2）開啟并調(diào)節(jié)通往高位穩(wěn)壓水槽的自來水閥門，使槽內(nèi)充滿水，并由溢流管有水流出。將熱電偶冷接點(diǎn)插入冰水中，蓋嚴(yán)蓋子。啟動(dòng)恒溫水槽的電加熱器。（5）實(shí)驗(yàn)前需要準(zhǔn)備好熱水轉(zhuǎn)子流量計(jì)的流量標(biāo)定曲線和熱電偶分度表。（2）啟動(dòng)循環(huán)水泵，開啟并調(diào)節(jié)熱水調(diào)節(jié)閥。（3）每調(diào)節(jié)一次熱水流量，待流量和溫度都恒定后，再通過琴鍵開關(guān)，依次測(cè)定各點(diǎn)溫度。停止實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先停熱電器，待熱交換器管內(nèi)存留熱水被冷卻后，再停水泵并停止通冷水。（3）在啟動(dòng)循環(huán)水泵之前，必須先