2015食品工程原理实验指导书..

实验一 离心泵特性测定实验

一、实验目的

1．熟悉离心泵的工作原理和操作方法；

2. 掌握离心泵特性曲线的测定和表示方法，加深对离心泵的了解。

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Q之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。

三、实验步骤及注意事项

1．实验步骤：

（1）灌泵：清理水箱中的杂质，然后加装实验用水。通过灌泵漏斗给离心泵灌水，直到排出泵内气体。

（2）开泵：检查各阀门开度和仪表自检情况，试开状态下检查电机和离心泵是否正常运转。开启离心泵之前先将出口流量调节闸阀V2关闭（如果调节阀全开，可能会导致泵启动功率过大，从而可能引发烧泵），当泵达到额定转速后方可逐步打开此出口阀。

（3）实验时，通过调节闸阀V2以增大流量，待各仪表读数显示稳定后，读取10组相应数据。离心泵特性实验主要获取实验数据为：流量Q、泵进口压力p1、泵出口压力p2、电机功率N电、泵转速n，及流体温度t和两测压点间高度差H0（H0＝0.1m）。

（4）关闭泵的出口阀，再关闭泵开关及仪表电源，最后关闭电源开关，停机；同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号，额定流量、额定转速、扬程和功率等）。

2．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。 （3）不要在出口阀关闭状态下长时间使泵运转，一般不超过三分钟，否则泵中液体循环温度升高，易生气泡，使泵抽空。

四、数据处理与分析

1．记录实验原始数据

实验日期： 实验人员： 学号： 离心泵型号＝ ，额定流量＝ ，额定扬程＝ ，额定功率＝ 泵进出口测压点高度差H0= ，流体温度t＝ 实验次数 1 2 3 4 5 6 800 1400 2000 2600 3200 3800 流量Q L/h 泵进口压力p1 kPa 泵出口压力p2 kPa 电机功率N电 kW 泵转速n r/m 2．根据原理部分的公式，按比例定律校合转速后，计算各流量下泵的扬程、轴功率和效率，如下表 实验次数 1 2 3 4 5 6 7

3．分别绘制一定转速下的H～Q、N～Q、η～Q曲线。 4．分析实验结果，判断泵最为适宜的工作范围。

流量Q m3/h 扬程H m 轴功率N kW 泵效率η % 五、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？

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？是否还有其他方法调节流量？ 4．泵启动后，出口阀如果不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？

实验二 流体流动阻力测定实验

一、实验目的

1．掌握流体流动阻力的测定方法。

2．测定流体流经直管的摩擦系λ，流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数?。 3．学会倒U形压差计的使用方法。

二、基本原理

流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，不可避免地要消耗一定的机械能。这种机械能消耗包括直管阻力和局部阻力。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。 在工程设计中，流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位等，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。

三、实验装置与实验步骤

1－水箱；2－离心泵；3－进口压力表；4－双金属温度计；5－出口压力表；6－玻璃转子流量计；7－局部阻力管；8－电气控制柜；9－光滑管；10－均压环；11－倒U型差压计；12－粗糙管；13－管路选择球阀f1、f2、f3；14－局部管上的闸阀V1；15－引压管；16-出口流量调节闸阀V2

图1 实验装置流程示意图

1．泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀V2，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电机转动平稳后，把出口阀V2缓缓开到最大。

2. 实验管路选择：选择实验管路，把对应的进口阀f1、f2、f3打开（f1是粗糙管管路的阀门，f2是光滑管管路的阀门，f3是局部阻力管路的阀门），在出口阀最大开度下，保持全流量流动2-3min，进行排气操作至管内流程的流体无气泡存在。

3．流量调节：调节出口流量调节闸阀V2,然后开启相应管路的选择阀f1、f2、f3，调节流量，让流量从1到4m3/h范围内变化，建议每次实验变化0.5m3/h左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下对应流量下的的压差值。

4．计算：装置确定时，根据?P和u的实验测定值，可计算λ和?。 5．实验结束：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，清理装置。

四、数据处理与分析(部分数据在附表1中给出)

1原始数据记录

实验日期： 实验人员： 学号： 温度： 直管基本参数：光滑管径 粗糙管径 局部阻力管径 实验序号 流量（L/h） 光滑管压差读数（mmH2O） 左侧 800 1400 2000 2600 3200 3800 右侧 粗糙管压差读数（mmH2O） 左侧 右侧 带阀门管的压差读数（mmH2O） 左侧 右侧 1 2 3 4 5 6 2数据处理

实验序号 1 2 3 4 5 6 流量（m3/h） 光滑管压差ΔP1（Pa） 粗糙管压差ΔP2（Pa） 带阀门管的压差ΔP0 （Pa） 3．计算。

2u根据局部阻力（阻力系数法）计算公式 h???f?2?p 计算阀门的阻力系数?；

lu2??根据直管阻力计算公式 hf?计算光滑管和粗糙管的摩擦系数λ。 ?d2 管内径实验流量序号 （m3/h） （m） 操作温度下流速（m/s） 流体的密度（kg/m3） 阀门的阻力ΔP（Pa） 阀门的阻(=ΔP0-ΔP1×95/100) ?p力系数? 光滑管摩擦系数λ 粗糙管摩擦系数λ 1 2 3 4 5 6 平均值

五、思考题

1．如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响? 2．在不同水温下进行测定，对λ和?

附表1

管内径（mm） 名称 局部阻力 光滑管 粗糙管

材质 管路号 闸阀 不锈钢管 镀锌铁管 管内径 （cm） 95 100 100 测量段长度1A 1B 1C 20.0 20.0 21.0

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