化工原理实验教案Word格式文档下载.docx
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2、了解孔板式流量计、文式流量计的工作原理;
3、掌握流量计流量系数的标定方法。
教学内容及学时分配:
(4学时)
1、讲解实验原理,掌握孔板流量计和文丘里流量计的工作原理。
2、讲解实验仪器的结构,掌握流量计的操作。
3、了解仪器的数据记录。
4、掌握实验数据的处理及分析。
教学内容的重点和难点:
1、实验仪器的结构,掌握流量计的操作。
2、实验数据的处理及分析。
教学内容的深化和拓宽:
其他流量计的工作原理简介。
教学方式及应注意的问题
拓展知识结构,展开讨论,增加学生学习兴趣。
讲课提纲、多媒体教学(课件)
文氏流量计和孔板流量计是化工生产中常用的流量计,其原理基于机械能中的势能、动能和静压能的相互转换,利用文氏管的喉颈和节流孔前后的压力的变化测定流量。
它们都是节流式流量计。
常用的流量计大都按标准规范制造,一般在标准状态下标定.在生产中由于流体流动和生产条件发生了变化,其流量计计量基准也发生了变化,因此必须对流量计进行标定。
一、实验原理:
孔板流量计的工作原理
孔板流量计的构造原理如图1-1所示。
管内流速与孔板前后压力的变化关系,用机械能衡算导出伯努力方程:
(理想流体)(1-1)
(式中-小截面压力,-大截面压力,-小截面流速,-大截面流速,-流体密度)
连续性方程:
(1-2)
(式中-大截面面积,-小截面面积)
(1-2)式代入(1-1)式整理后得:
(1-3)
(1-4)
考虑压力损失,计入排除系数,于是得:
(1-5)
(设:
)
(Co由孔板锐孔的形状、测压口位置、孔径与管径之比d/J。
和雷诺数Re所决定。
具体数值由实验测定。
孔板的JD/Jl为一定值,Re超过某个数值后,Co接近于常数。
一般工业上定型的流量计,就是规定在Co为定值的流动条件使用。
)
则:
(1-6)
于是系统体积流量:
(1-7)
(式中-体积流量)
图1-1孔板流量计的构造原理
2.文丘里流量计(工作原理同上)
孔板流量计装置简单,但其主要缺点是阻力损失大。
文丘里流量计采用渐缩与渐扩结构,以减少涡流损失,其构造如图1—2所示。
图1-2文丘里流量计构造原理
二、实验装置图
实验装置示意图如图1-3所示。
有关实验参数为:
两种流量计中,小孔直径为d0=18mm,D0=35mm。
图1-3实验装置图
1、有机计量水箱2、文丘里管3、孔板流量计4、压力显示板5、实验管道
6、浮子流量计7、水泵8、塑料水箱9、实验台支架10、实验台面
三、实验操作步骤
1、上、下游阀门,启动水泵,缓慢打开流量阀门;
1、检查并驱赶系统和压差计中气泡(密度不同而影响误差);
2、找出Re=5000时流量所对应的孔板流量计压差示数(此时流量为实验最小流量,使孔板流量计压差示数达最大量程的流量为最大流量);
3、调整流量使孔板流量计压差示数在最大和最小示数范围内均匀取5个点,读取并记录各压力表相应的数据,同时测量各流量水温用于计算密度。
5、先关闭上游阀门,再关闭下游阀门,停泵。
四、实验注意事项
1、开启泵合电闸时要迅速,严禁电机缺相运转;
2、测试系统应保持稳定的流动状态;
3、测流量与压差计读数尽量同步进行;
4、测压管中不得有气泡;
5、读数时不得用手动压差计玻璃管,以防止断裂;
6、实验完毕应关闭两阀,使测试系统管中水封;
五、实验数据处理
1、将所有原始数据、实验数据及计算结果列成表格(见表1-1),并取其中一组列出计算过程;
2、分别绘制孔板式流量计和文氏管式流量计的C0—V,CV—V曲线;
3、讨论试验结果。
六、思考题
1、C0,CV分别与哪些因素有关?
2、孔板流量计和文氏流量计安装时应注意什么问题?
3、孔板流量汁和文氏流量计比较各有何优缺点?
表1-1流量计流量的测定
N0.
1
2
3
4
5
6
7
8
标准流量(m3/h)
孔板
上游压差(mm水柱)
下游压差(mm水柱)
流量系数
文氏
实验二离心泵特性曲线与串并联总特性曲线的测定
1.熟悉离心泵操作,了解离心泵的结构和特性;
2.学习离心泵特性曲线的测定方法;
3.增进对离心泵并、串联运行工况及其特点的感性认识;
4.绘制泵并、串工作的并、串联总特性曲线;
1、讲解实验原理,掌握离心泵及双泵并联、串联的工作原理。
1、离心泵及双泵并联、串联的工作原理。
双泵连续工作原理简介。
离心泵是一种常用的液体输送提供能量的机械设备。
只有了解离心泵的基本结构、工作原理,测定泵的性能参数,掌握泵的操作方法,才能合理选择离心泵和正确使用离心泵。
离心泵的串、并联操作可以增加泵输送系统的流量和压头,串、并联操作的泵的特性曲线也要发生变化。
串、并联操作方式和选择取决于生产中流量和压头要求、单泵的特性及管路的特性。
测定离心泵特性曲线对离心泵的选择和管路组合具有重要意义。
一、实验基本原理
1.离心泵单泵特性曲线的测定
离心泵的特性曲线是离心泵选用和操作的重要依据。
离心泵的性能参数取决于泵的内部结构、叶轮形式及转速。
其中理论压头与流量的关系,可通过对泵内液体质点运功的理论分析得到,如图2—1中的曲线。
由于流体流经泵时,不可避免地会遇到种种阻力,产生能量损失,诸如摩擦损失、环流损失等,因此,实际压头比理论比头小.且难以通过计算求得,因此通常采用实验方法,直接测定各参数间的关系,离心泵的性能参数有流量Q,压头,有用功Ne、总功率电和效率。
在一定转速下,Q、和e均随实际流量Q的变化而变化。
通常将~Q、~Q和~Q三条曲线称为离心泵的特性曲线。
通过实验测定不同Q,流量、功率、效率的值.就可以做出泵在该转速下的特性曲线。
各种泵的特性曲线均已列入泵的样本中,供选泵时参考。
本实验目的之一就是要了解和
图2-1离心泵的理论压头与实际压头
掌握这些曲线的测定方法。
(1)扬程He-Q图
(2-1)
(式中h0-两测压截面之间的垂直距离,360mm;
He-扬程,m;
P1-出口压力,MPa
P2-出口压力,MPa;
ρ-液体密度,kg/m3,且由连续性知,u1=u2)
(2)有用功Ne-Q图
(2-2)
(式中M-质量流量)
(3)总效率
(2-3)
(4)电机与泵的总功耗为N电,可由功率表直接测出
(5)流量Q可用体积法(用秒表计时,用装置中的水箱记录体积)测定
2.离心泵串联和并联操作特性曲线的测定
(1)泵的并联工作
当用单泵不能满足工作需要的流量时,可采用两台泵(或两台以上)的并联工作方式,如图2-2所示。
舒I1泵和泵II并联后,在同一扬程(压头)下,其流量Q,即两台泵的流量之和,Q并=QI十QII,。
并联后的系统持性曲线,就是在各相同扬程下,将两台泵特性曲线(Q—HI,和(Q—H)II上对应的流量相加,得到并联后的各相应合成流量Q并,,最后绘出(Q—H)并,曲线,如图2-3所示。
图中虚线为两台泵各自的特性曲线(Q—H)I,和(Q—H)II:
;
实线为并联后的总TE特性曲线(Q—H)并,根据以上所述,在(Q—H)并曲线上任一点M,其相应的流量QMSHI是对应具有相同扬程的两台泵相应流量QA和QB之和,即QM=QA十QB。
图2-2泵的并联工作
上面所述的是两台性能不同的泵的并联。
在工程实际中,普遍的情况是用同型号、同性能泵的并联,如图3所示(Q-H)I和(Q—H)II特性曲线相同,在图上彼此重合,并联后的总特性曲线为(Q—H)。
本试验台就是两台相同性能的泵的并联。
实验时,可分别测出单台泵I和泵II工作时的特性曲线(Q—H)I和(Q—H)II,把它们合成为两台泵并联的总性能曲线(Q—H)并,。
再将两台泵并联运行,测出并联工况下的某些实际工作点与总性能曲线上相应点相比较。
图2-3两台性能相同泵的并联
(2)泵的串联工作
当单台泵工作不能提供所需要的压头(扬程)时.可用两台泵(或两台以上)的串联方式工作。
离心泵串联后,通过每台泵的流量Q是相同的,而合成压头是两台泵的压头之和。
串联后的系统总特性曲线,是在同一流量下把两台单泵对应扬程叠加起来,就可得出泵串联的相应合成压头,从而可绘制出串联系统的总持性曲线(Q—H)串,如图2-4所示。
串联特性曲线(Q—H)串上的任—点M的压头HM,为对应于相同流量QM的两台单泵I和泵II的压头HA和HB之和,即HM=HA十HB。
图2-4两台性能相同泵的串联
实验时,可以分别测绘出单台泵泵I和泵II的特性曲线(Q—H)I和(Q—H)II,并将它们合成为两台泵串联的总性能曲线(Q—H)串,再将两台泵串联运行,测出串联工况下的某些实际工作点与总性能曲线的相应点相比较。
3.观察离心泵气蚀现象
离心泵的安装高度反应小于最大允许安装高度,以确保泵正常工作,不发生气蚀。
离心泵在产生气蚀时将发出嗓音,泵体振动,流量不能再增大,压头和效率都明显下降,以至无法继续工作。
本实验通过关小泵进口阀,增大泵吸入管阻力,使泵发生气蚀。
二、实验装置
实验所用试验台是—种多功能试验装置,其装置示意图如图2-5所示。
图2-5离心泵特性测定装置图
1—泵I2—泵I3—底阀4—泵I上水阀5—蓄水箱6—计量水箱
7—孔扳流量计8—真空表9—真空压力表10—串联阀11—泵I出水阀
12,13—压力表14—泵II出水阀16—回水阀17—计量水箱支架
18—蓄水箱排气阀19—蓄水箱放水阀20—实验台基架21—计量水箱放水阀
(一)、离心泵单泵特性曲线的测定
1、记录下试验台的一些参数,Z=360mm。
2、将蓄水箱充满水。
3、关闭阀门10,14,打开阀门4,11,16
4、开动泵I,使泵I系统运转,此时关闭阀11,为空载状态,测读压力表12读数M,真空压力表9读数V。
5、略开阀门11,水泵开始出水;
再测读M、V、孔板流量计压差值h(或利用计量水箱和秒表测出在此工况下的流量Q)和电功率表读数N。
。
6、逐次调节阀门11,增加出水开度,重复上述步骤测读各相应工况的M、V、h和N。
试验数据可记录在表1中。
7、结束试验。
(二)、两台泵的并联试验
1、单台泵I特性曲线(Q—H)I的测试。
(参看离心泵待特曲线测定试验的步骤)
2、单台泵II特性曲线(Q—H)II的测试。
(
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