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1、测定管路特性曲线实验指导书实验实训五 测定管路特性曲线 1.实验目的 巩固和加深对能量损失、管路系统阻抗、水泵扬程、管路特性曲线等概念的理解； 掌握管路特性曲线的测量和计算方法； 掌握水泵启动和停机的操作； 掌握压力和流量的测量方法和测量仪表的使用； 了解操作条件的含义，以及对管路特性曲线的影响。 2.实验要求 利用实验装置测量相关参数，计算Sh，绘制管路特性曲线； 改变操作条件，测量并绘制不同操作条件下的管路特性曲线。要求总共完成三条管路特性曲线的绘制； 比较不同操作条件下管路特性曲线的特点。 3.实验装置及测量仪表 图51管路特性曲线实验装置示意图 图51 为可供参考的实验装置示意图，该装
2、置应具备下列几个主要部分并符合一定的要求： 1水箱，要求水泵吸水口和出水口水位相同并恒定不变，以简化能量方程和相关计算； 2离心泵； 3、4压力表，用于测定管中流体压力； 5截止阀； 6流量计； 7管路系统，走向和布置并无一定之规，但应能使流体产生较大的能量损失，表现为p1和p2的较大差异。为简化计算，应使用相同管径，以保证流速相等。同时让水泵出口和管道出口的高度差为0。 4.实验原理 列出两个测压点断面1-1和2-2间能量方程： 2p1u12p2u2z1+=z2+h rg2grg2gl1-2其中 z1=z2，u1=u2，因此 hl1-2=p1-p2Dp =rgrg忽略水泵的阻力，hl1-2即
3、为流体流过管路系统的能量损失。 而水泵扬程完全用于克服管道阻力，因而 H=hl1-2=Dp rg在包括水泵在内的管路系统中若阻抗为Sh，水泵扬程为H，流量为Q，则 H=H1+ShQ2 其中H1=z2-z1，为吸水口和出水口的位置差。此处为0，故管路特性曲线方程为 H=ShQ2 从而 Sh=H Q2在某一操作条件下Sh为常数，根据测定的压力差计算H之后，即可按上式计算Sh。然后假定不同的流量计算相应的水泵扬程，从而绘制该管路系统某一操作条件下的特性曲线。 5.实验步骤 关闭截止阀； 向底阀注水，到水泵吸入管充满为止； 启动离心泵； 开启截止阀，使阀门固定在某较小开度； 检查管路系统是否有泄漏，检
4、查压力表和流量计工作是否正常； 压力表和流量计读数稳定之后，记录p1、p2和Q； 开大阀门以改变操作条件，待流动稳定后，记录p1、p2和Q； 将阀门开到更大位置，待流动稳定后，记录p1、p2和Q； 离心泵停机，结束实验； 将所有数据记录在表5-1中。 表5-1 实验数据表 操作条件 操作条件1 操作条件2 操作条件3 Q p1 p2 计算出的Sh值 6.安全注意事项 使用220伏电源，注意电气安全； 系统如有泄漏应立即停机，处理泄漏之后重新开始实验。 7.计算并绘制管路特性曲线 取其中一组数据按下列步骤计算相关参数。 计算水泵扬程H H=hl1-2=Dpp1-p2= rgrg计算管路阻抗Sh
5、Sh=H 2Q注意单位的使用：H用m；p用Pa； Q用m3/s或m3/h。Q的单位不同则Sh的单位也就不同，计算中必须采用统一的单位。 将计算出的Sh之值填入表5-1中。 计算不同流量下的水泵扬程 假定三个以上不同的流量，根据已经算出的Sh，按下列公式计算相应的H H=ShQ2 (4)将同一操作条件下几组对应的H和Q之值记录在表5-2中，并在以H为纵坐标、Q为横坐标的坐标图上确定各数据点。 表52 同一操作条件下假定的流量和计算出的相应扬程 Sh1 Q H Sh2 Q H Sh3 Q H 将坐标点连成光滑的曲线即为某一操作条件下的管路特性曲线，如下图所示。 取不同操作条件下的数据，重复上述程序计算相关参数，在同一坐标图上绘制出三种不同操作条件下的管路特性曲线。 比较三条管路特性曲线的规律。 7.思考题 启动离心泵前为什么要关闭截止阀并让吸入管注满水？ 为什么hl1-2=方程进行分析。 为什么某一固定操作条件下只须测定一组数据，而且也只计算一个管路阻抗Sh之值？ 如果两个压力测定点的位置差为DZ，则hl1-2如何计算？在计算出Sh之后根据假定的p1-p2？什么情况下不能这样计算？请列出两个压力测定点间的能量rg流量Q又如何计算H？
