過(guò)程流體機(jī)械

實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

機(jī)械工程學(xué)院

哈爾濱石油學(xué)院

實(shí)驗(yàn)一離心泵性能測(cè)定試驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、測(cè)定離心泵在恒定轉(zhuǎn)速下的性能。

2、掌握離心泵性能佗測(cè)量原理及操作方法，鞏固離心泵的有關(guān)知識(shí)。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

在離心泵恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由大到?。ɑ蛴尚〉酱螅┱{(diào)節(jié)離心泵出口閥，依次改變泵流量，測(cè)

量各工況下離心泵的進(jìn)I」壓力、出口壓力、流量、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，分別計(jì)算離心系的揚(yáng)

程、功率和效率并繪制離心泵的性能曲線。

三、實(shí)驗(yàn)裝置

過(guò)程裝備與控制工程專業(yè)基本實(shí)驗(yàn)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)流程如圖l-lo

Pl—水泵進(jìn)口壓力，P2—水泵出口壓力，F(xiàn)T—水泵流量，M—轉(zhuǎn)矩，n—轉(zhuǎn)速。

圖1-1離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)流程圖

四、實(shí)驗(yàn)原理

I、揚(yáng)程H的測(cè)定

根據(jù)柏努利方程，泵的揚(yáng)程H可由下式計(jì)算：

p_pp2_p2

H=out-in+outin一以-（1-1）

式中：H—離心泵揚(yáng)程，m；

Pin—離心泵進(jìn)口壓力（為負(fù)值），Pa；

Pout—離心泵出口壓力，Pa；

Cm—離心泵進(jìn)口壓力測(cè)量點(diǎn)處管內(nèi)水的流速，m/s；

-3

Cin=10xqv/Ain（其中40="/4xd'^n,nr）

Cou.—離心泵出口壓力測(cè)量點(diǎn)處管內(nèi)水的水的流速，m/s：

Coul=I?！粁qv/Aoul（其中4,=n/4x,京，m2）

Zin—離心泵正口壓力測(cè)量點(diǎn)距泵軸中心線的垂直距離，m；

Zout—離心泵出口壓力測(cè)量點(diǎn)距泵軸中心線的垂直距離，m；

P—水的密度，P=l()(X)kg/m3；

g—重力加速度,9.81in/s2o

在本實(shí)驗(yàn)裝置中，Zou.-Z,n=0,泵進(jìn)口壓力測(cè)量點(diǎn)處管內(nèi)徑Dm=32mm,泵出口壓力測(cè)

量點(diǎn)處管內(nèi)徑DOut=25mmo

2、功率測(cè)定

⑴軸功率N

N=上」(k\V)(1-2)

9554

式中：M—轉(zhuǎn)矩，N.m

n—泵轉(zhuǎn)速，r/min.

(2)有效功率Ne

N=".q?..PY(kW)(1-3)

01000

式中：qv流量，m3/s

(3)效率T]

n二工x100%(1-4)

N

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、打開閥門V02、V03、V07、V09、V10、VII、V12,關(guān)閉其余所有閥門。

2、將流量控制按鈕“n3”置于手動(dòng)位置，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕“n8”，打開電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V14,

在桌面上打開“基本實(shí)驗(yàn)主程序”，點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)選擇”按鈕，選擇“離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)”,

點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕，進(jìn)入“離心泵性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)”畫面，點(diǎn)擊“清空數(shù)據(jù)庫(kù)”按鈕，清空數(shù)

據(jù)庫(kù)。

3、向左扳動(dòng)運(yùn)行方式選擇開關(guān)“nl3”，將水泵運(yùn)行方式設(shè)置工頻運(yùn)行方式；按下主水

泵啟動(dòng)按鈕“nIO”主水泵開始運(yùn)轉(zhuǎn)。逐漸開啟主水泵出LI閥門V04改變流量qv',使流軟

從0.1L/s到0.7L/s,每隔O.lL/s作為一個(gè)工況點(diǎn)，每人工況點(diǎn)確定后，單擊“記錄”按鈕,

記錄一次數(shù)據(jù)。

4、所有的工況點(diǎn)測(cè)試完畢后，點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)處理”按鈕，進(jìn)入“離心泵性能測(cè)定數(shù)據(jù)處

理”畫面。點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)處理”按鈕，選擇處理數(shù)據(jù)文件的類型為1一數(shù)據(jù)庫(kù)文件，點(diǎn)擊“確

定”按鈕。輸入班級(jí)、學(xué)號(hào)、姓名后，可自動(dòng)生成離心裒性能曲線和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表。

5、點(diǎn)擊“退出”按鈕，退出實(shí)驗(yàn)程序。

實(shí)驗(yàn)二活塞式壓縮機(jī)性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、利用調(diào)節(jié)壓縮機(jī)儲(chǔ)罐出口調(diào)節(jié)閥來(lái)改變壓力比￡大小，測(cè)得不同的排氣量、功率、

效率。

2、掌握活塞式壓縮機(jī)性能曲線測(cè)試：排氣量一壓縮比曲線、軸功率一壓縮比曲線、效

率一壓縮比曲線。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

r1-2\5.一4\56l78廣9一l10lII

\\I\\\///////

I一噴嘴2—壓差傳感器3—溫度傳感器4一排氣調(diào)節(jié)液5—壓力表6一排氣壓力傳感器

7—?dú)飧讐毫鞲衅?—空壓機(jī)9一電動(dòng)機(jī)10一電氣控制箱11-儲(chǔ)氣罐

圖2-1空氣壓縮機(jī)性能實(shí)驗(yàn)裝置筒圖

三、實(shí)驗(yàn)方法及步驟

1、方法：本實(shí)驗(yàn)用詭節(jié)壓縮機(jī)儲(chǔ)罐出口調(diào)節(jié)閥來(lái)改變壓力比￡大小，以得到不同的排

氣量、功率、效率；

根據(jù)GB3853-83《一般用容積式空氣壓縮機(jī)性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用噴嘴測(cè)量壓

縮機(jī)的排氣流量，標(biāo)準(zhǔn)噴嘴系數(shù)為C。

2、步驟：

(1)啟動(dòng)測(cè)量裝置：?jiǎn)?dòng)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行“壓縮機(jī)試驗(yàn)”程序，點(diǎn)擊“試驗(yàn)”按鈕進(jìn)入試

驗(yàn)條件輸入畫面，輸入實(shí)驗(yàn)條件。點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕進(jìn)入試驗(yàn)畫面；

(2)壓縮機(jī)啟動(dòng)；

a.盤車一一用手轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪一周以上；

b.將儲(chǔ)氣罐出口調(diào)節(jié)閥完全打開；

c.轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)控制箱旋鈕一一啟動(dòng)壓縮機(jī)；

(3)點(diǎn)擊“清空數(shù)據(jù)”按鈕；

(4)調(diào)儲(chǔ)氣罐出口調(diào)節(jié)閥，改變排氣壓力(間隔O.()5Mpa),等試驗(yàn)系統(tǒng)穩(wěn)定后，記錄各項(xiàng)

數(shù)據(jù)。(運(yùn)轉(zhuǎn)中，如發(fā)現(xiàn)有不正?，F(xiàn)象應(yīng)及時(shí)停車)；

(5)停車：轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮機(jī)控制箱旋鈕一一關(guān)閉壓縮機(jī)(注意：此時(shí)不得轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)氣罐出口調(diào)節(jié)

閥)。

四、壓縮機(jī)參數(shù)計(jì)算

1、實(shí)測(cè)排氣量計(jì)算

噴嘴法測(cè)量排氣量計(jì)算公式

1129x(7x

Q。=(2-1)

式中：do噴嘴直徑，木實(shí)驗(yàn)用噴嘴dc=0.00952m；

C-噴嘴系數(shù)，木實(shí)驗(yàn)用噴嘴C=0.964；

Ti吸氣溫度，t°C+273,K；

T2-噴嘴前溫度，t°C+273,K；

PI實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)大氣壓，99500pa；

Ap-噴嘴前后壓差，pa；

排氣量，m3/min;

2、電機(jī)輸出功率的計(jì)算

Ne=ExUxIxcos*x〃/1000KW(2-2)

式中：U—電壓，v;

I—電流，A;

cos4)一功率因數(shù)，cos小=0.88

n—電機(jī)效率，n=0.882

3、軸功率Nz的計(jì)算

Nz=NeXnc(2-3)

式中：以一皮帶效率，nc=0.97

4、理論絕熱功率Nad的計(jì)算

A-1

Lk

夕21

Nad=G\XR\xT\X~A~11x—KW(2-4)

60

其中G|=QoXPa+Gs(2-5)

“0.28698

=------------(2-6)

1-0.37861

P\

1—幾卜

xP\x(2-7)

4xa

V-jXP八

A,xC(2-8)

3-2匕

式中：G[—壓縮空氣的質(zhì)量流量，kg/min；

Ri—吸氣狀態(tài)下的氣體常數(shù)，kJ/kg?K：

Ti—吸氣溫度，K；

Pi—吸氣壓力，pa；

P2—排氣壓力，pa；

k—?dú)怏w絕熱指數(shù)；空氣k=1.4

Qn—排氣量，Nt5/min：

Pa-吸氣狀態(tài)下的空氣密度，查實(shí)驗(yàn)三的表3-3；

Gs—冷凝水量，kg/min；

Psi—吸氣溫度下的飽和水蒸汽壓，2330pa(20℃)、3170pa(25℃)、4250pa(30℃)

力?—相對(duì)濕度，本實(shí)驗(yàn)用0.6

Psi—吸氣狀態(tài)下的飽和水蒸汽密度，0O2kg/m3(2(yc、25℃).0.03kg/m3(30℃)

X.-凝析系數(shù)

Ps2—噴嘴前溫度下的飽和水蒸汽壓，2330pa(20℃).3170pa(25℃).4250pa(30℃)

5、壓縮機(jī)效率

N

式中：Nad—理論絕熱功率，kw

N：—軸功率，kw

Had—壓縮機(jī)效率，%

實(shí)驗(yàn)三安全閥泄放性能測(cè)定試驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、測(cè)定安全閥的排放壓力，繪制安全閥開啟前后的壓力變化曲線；

2、測(cè)定安全閥在基準(zhǔn)進(jìn)口溫度下的排量qr。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

測(cè)量安全閥排放的排放壓力，并測(cè)量安全閥排放時(shí)的基點(diǎn)壓力（安全閥進(jìn)口壓力）PB、

基點(diǎn)溫度（安全閥進(jìn)II溫度）TB、流量計(jì)進(jìn)II靜壓力Pm、孔板流量計(jì)進(jìn)口流體溫度Tm、孔

板流量計(jì)差壓力hw,計(jì)算安全閥在基準(zhǔn)進(jìn)口溫度下的排量qr,

三、實(shí)驗(yàn)裝置

安全閥泄放性能測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置如圖3-1所示。

1—FG-50型空氣壓縮機(jī)2—儲(chǔ)氣罐3一調(diào)節(jié)閥門4溫度變送器（流量計(jì)進(jìn)口流體溫度Tm）

5一壓力表6—壓力變送器（流量計(jì)進(jìn)口靜壓力Pm）?一差壓變送器（流量計(jì)差壓力hw）

8一孔板流量計(jì)9一安全閥10一溫度變送器（基點(diǎn)溫度TB）11一壓力變送器（基點(diǎn)壓力PB）

12一安全閥試件額定排放壓力Pf=0.5|MPa|13一試驗(yàn)容器小300mm

圖3-1安全閥泄放性能測(cè)定實(shí)臉裝置

四、實(shí)驗(yàn)原理

1、安全閥工作原理：

當(dāng)壓力容器處于緊急或異常狀況時(shí)，為防止其內(nèi)部介質(zhì)壓

力升高到超過(guò)預(yù)定最高壓力時(shí)，安全閥可自動(dòng)排出一定數(shù)量的

流體，使壓力容器內(nèi)的壓力降低。安全閥由閥座、閥瓣、調(diào)節(jié)

彈簧等部件構(gòu)成如圖3-2所示。

當(dāng)壓力容器內(nèi)部的壓力高于安全閥的整定壓力時(shí)，H于介

質(zhì)壓力作用在閥瓣上的力大于彈簧對(duì)閥瓣的作用力，致使閥瓣

產(chǎn)生位移。介質(zhì)從閥座與閥瓣間的縫隙中排出。

當(dāng)壓力容器內(nèi)部的壓力低于安全閥的整定壓力時(shí)，曰于介

質(zhì)壓力作用在閥瓣上的力小于彈簧對(duì)閥瓣的作用力，致使閥瓣復(fù)網(wǎng)3.2安全閥結(jié)構(gòu)圖

位，安全閥關(guān)閉。

2、安全閥排放壓力的測(cè)量：

安全閥的排放壓力是安全閥整定壓力與超過(guò)壓力之和。即當(dāng)安全閥排放時(shí)，安全閥的進(jìn)

口壓力。在實(shí)驗(yàn)時(shí)通過(guò)測(cè)量基點(diǎn)壓力PB(絕壓)得到。

3、在基準(zhǔn)溫度(t=20℃)下，安全閥排量qr的計(jì)算：

(1)孔板流量計(jì)參數(shù)：

孔板接管內(nèi)徑D=41mm；

孔板孔口直徑d=10.32mm；

3=d/D=0.2517

(2)試用流量Wt,kg/h：

M=d??K0?Y.V4-Pm(3”)

式中d一孔板孔口直徑，mm

Ko一試用流量系數(shù)，查表3-1(取Ri=2X10，

Y-空氣膨脹系數(shù)，查表3-2,表中P2/P1為孔板前后壓力之比：

Pi一孔板前壓力，取流量計(jì)進(jìn)口靜壓力Pm的實(shí)測(cè)值，Pa；

P2一孔板后壓力，?=日一hw,Pa

hw一孔板前后差壓，KPa

Pm一流量計(jì)進(jìn)口處流體密度，取p,n=1.205kg/m3

(3)孔板喉部雷諾數(shù)Rd：

W

Rd=(3-2)

d-JLI

式中Wt—試用流量，kg/h

d一孔板孔口直徑，mm

u一空氣黏度，u=18.1X106Pa?s

(4)測(cè)量排量Wh,kg/h：

式中Wi一試用流量

K—流量系數(shù)，利用公式(3-2)計(jì)算的Rd值查表3-1

K()一試用流量系數(shù)

(5)在基點(diǎn)狀況下的空氣密度PB：

4二P14/0?1°1325(3-4)

式中PS-在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下和基點(diǎn)溫度下干燥空氣密度，查表3-3,Kg/m3

PB一基點(diǎn)壓力(絕壓以測(cè)值，MPa

(6)在基點(diǎn)狀況下流量計(jì)處的容積流量qb,m3/h：

W.

Qh=—(3-5)

PB

式中Wh—測(cè)量排量，kg/h

PB一在基點(diǎn)狀況下的空氣密度，按公式(3-4)計(jì)算，Kg/m3

(7)安全閥進(jìn)口溫度校正系數(shù)C

C-ylTv/Tr(3-6)

式中Tv一安全閥送口絕對(duì)溫度(基點(diǎn)溫度)實(shí)測(cè)值，K

Tr一安全閥進(jìn)口基準(zhǔn)絕對(duì)溫度，取Tr=293K

(8)在基準(zhǔn)進(jìn)口溫度卜.被測(cè)安全閥的排量qr,m3/h：

。=q『c(3-7)

式中C一安全閥進(jìn)口溫度校正系數(shù)，按公式(3-6)計(jì)算

qb一基點(diǎn)狀況下流量計(jì)處的容積流量，m3/h

表3-1角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板的流量系數(shù)K0

Ra5X1O31042X1043X1045XI04105106107

34Ko

0.0040.60450.60220.60070.60010.59950.59970.59860.5986

表3-2角接取壓標(biāo)準(zhǔn)孔板的流束膨脹系數(shù)Y

P2/P11.00.980.960.940.920.900.85