由上式可知,只要直接读出真空表和压力表上的数值,及两表的安装高度差,就可计算出泵 的扬程 2.2轴功率N的测量与计算 N=M电×k(W)(2-3) 其中,N电为电功率表显示值,k代表电机传动效率,可取k=0.95 2.3效率n的计算 泵的效率n是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获 得的实际功,轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功,两者差异反映了水力损失、容积损失和机 械损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算: Ne= hepg H≈g 故泵效率为: -×100% (2-5) 2.4转速改变时的换算 泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是,实际上感应电动机在转矩改变时,其转速 会有变化,这样随着流量Q的变化,多个实验点的转速n将有所差异,因此在绘制特性曲线之前,须 将实测数据换算为某一定转速n'下(可取离心泵的额定转速2900rpm)的数据。换算关系如下: 流量 Q (2-6) H=H 扬程 轴功率 M()3 (2-8) 2Hpg 效率 (2-9) 、实验装置与流程 离心泵特性曲线测定装置流程图如图2-1。 一 制江中控教但器设限公司 离心泵性能特性曲线测定实验 口请人教删表 图2-1实验装置流程示意图
由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵 的扬程。 2.2轴功率N的测量与计算 （W） （2－3） 其中，N电为电功率表显示值，k代表电机传动效率，可取 。 2.3效率η的计算 泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获 得的实际功，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机 械损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算： （2－4） 故泵效率为： （2－5） 2.4转速改变时的换算 泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速 会有变化，这样随着流量Q的变化，多个实验点的转速n将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须 将实测数据换算为某一定转速n¢下（可取离心泵的额定转速2900rpm）的数据。换算关系如下： 流量 （2—6） 扬程 （2－7） 轴功率 （2－8） 效率 （2－9） 三、实验装置与流程 离心泵特性曲线测定装置流程图如图2-1。 图2－1 实验装置流程示意图
四、实验步骤及注意事项 4.1实验步骤 1)清洗水箱,并加装实验用水。给离心泵灌水,排出泵内气体。 2)检査电源和信号线是否与控制柜连接正确,检査各阀门开度和仪表自检情况,试开状态下检査 电机和离心泵是否正常运转。 3)实验时,逐渐打开调节阀以増大流量,待各仪表读数显示稳定后,读取相应数据。(离心泵特 性实验部分,主要获取实验参数为: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。) 4)测取10组左右数据后,可以停泵,同时记录下设备的相关数据(如离心泵型号,额定流量、扬 程和功率等)。 4.2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。 五、数据处理 实验日期:实验人员:学号 班级 装置号:_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Ho 流体温度t: 5.1记录实验原始数据如表2一1 表2-1实验原始数据记录 实验次 泵进口压力 泵出口压力p 电机功率N 泵转速n (m3h) p1(kPa (kPa) 电(kW) (r/m) 5.2根据原理部分的公式,按比例定律校合转速后,计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率,如表2 表2一2各流量下的泵扬程、轴功率和效率 实验次数流量Q(m3/h)扬程H(m)轴功率N(kW)泵效率n(%) 六、实验报告
四、实验步骤及注意事项 4.1实验步骤 1) 清洗水箱，并加装实验用水。给离心泵灌水，排出泵内气体。 2) 检查电源和信号线是否与控制柜连接正确，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。 3) 实验时，逐渐打开调节阀以增大流量，待各仪表读数显示稳定后，读取相应数据。（离心泵特 性实验部分，主要获取实验参数为：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。） 4) 测取10组左右数据后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号，额定流量、扬 程和功率等）。 4.2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。 五、数据处理 实验日期： 实验人员： 学号： 班级： 装 置 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： 5.1记录实验原始数据如表2－1 表2－1 实验原始数据记录 实验次 数 流量Q （m3 /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） 5.2根据原理部分的公式，按比例定律校合转速后，计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率，如表2 －2 表2－2 各流量下的泵扬程、轴功率和效率 实验次数 流量Q（m3 /h） 扬程H（m） 轴功率N（kW） 泵效率η（%） 六、实验报告
1.分别绘制一定转速下的H~Q、N~Q、n~Q曲线。 2.分析实验结果,判断泵最为适宜的工作范围。 七、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?如果灌泵后依然启动不起来,你认为可能的原因是什么? 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? 5.正常工作的离心泵,在其进口管路上安装阀门是否合理?为什么? 6.试分析,用清水泵输送密度为1200Kgm3的盐水,在相同流量下你认为泵的压力是否变化?轴 功率是否变化? ▲返回 实验三空气一蒸汽对流给热系数测定 、实验目的 1.了解间壁式传热元件,掌握给热系数测定的实验方法。 2.掌握热电阻测温的方法,观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。 3.学会给热系数测定的实验数据处理方法,了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。 二、基本原理 在工业生产过程中,大量情况下,冷、热流体系通过固体壁面(传热元件)进行热量交换,称 为间壁式换热。如图3-1所示,间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热,固体壁面的热传 导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成
1. 分别绘制一定转速下的H～Q、N～Q、η～Q曲线。 2. 分析实验结果，判断泵最为适宜的工作范围。 七、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？如果灌泵后依然启动不起来，你认为可能的原因是什么？ 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？ 5. 正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？ 6. 试分析，用清水泵输送密度为1200Kg/ｍ 的盐水，在相同流量下你认为泵的压力是否变化？轴 功率是否变化？ ▲ 返 回 实验三 空气－蒸汽对流给热系数测定 一、实验目的 1. 了解间壁式传热元件，掌握给热系数测定的实验方法。 2. 掌握热电阻测温的方法，观察水蒸气在水平管外壁上的冷凝现象。 3. 学会给热系数测定的实验数据处理方法，了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。 二、基本原理 在工业生产过程中，大量情况下，冷、热流体系通过固体壁面（传热元件）进行热量交换，称 为间壁式换热。如图3－1所示，间壁式传热过程由热流体对固体壁面的对流传热，固体壁面的热传 导和固体壁面对冷流体的对流传热所组成
6 图3-1间壁式传热过程示意图 达到传热稳定时,有: Q=m1(1-2)=m32(2-41) a,A(z-Iw)M=a,Aftw-4) KA△tn (3-1) 式中: O一传热量,J/s: m1一热流体的质量流率,kg/s; cnl-热流体的比热,J/(kgO 71一热流体的进口温度,℃ 72一热流体的出口温度,℃ m2一—冷流体的质量流率,kg/s cp2-冷流体的比热,J/(kg℃ 1—冷流体的进口温度,℃ 12-冷流体的出口温度,℃; a1一热流体与固体壁面的对流传热系数,W/(m2·℃) A1一热流体侧的对流传热面积,m2 (-)-热流体与固体壁面的对数平均温差,℃: a2一冷流体与固体壁面的对流传热系数,W/(m2℃) A2一冷流体侧的对流传热面积,m2 -+)-固体壁面与冷流体的对数平均温差,℃ K一以传热面积A为基准的总给热系数,W/(m2℃) 竺n一冷热流体的对数平均温差,℃ 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式(3-2)计算 (-2,)-n)--2) (3-2) 式中:Tnl一热流体进口处热流体侧的壁面温度,℃ Tπn2一热流体出口处热流体侧的壁面温度,℃
达到传热稳定时，有： （3－1） 式中： Q － 传热量，J / s； m1 － 热流体的质量流率，kg / s； cp1 － 热流体的比热，J / (kg ∙℃)； T1 － 热流体的进口温度，℃； T2 － 热流体的出口温度，℃； m2 － 冷流体的质量流率，kg / s； cp2 － 冷流体的比热，J / (kg ∙℃)； t1 － 冷流体的进口温度，℃； t2 － 冷流体的出口温度，℃； a1 － 热流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m2 ∙℃)； A1 － 热流体侧的对流传热面积，m2 ； － 热流体与固体壁面的对数平均温差，℃； a2 － 冷流体与固体壁面的对流传热系数，W / (m2 ∙℃)； A2 － 冷流体侧的对流传热面积，m2 ； － 固体壁面与冷流体的对数平均温差，℃； K － 以传热面积A为基准的总给热系数，W / (m2 ∙℃)； － 冷热流体的对数平均温差，℃； 热流体与固体壁面的对数平均温差可由式（3—2）计算， （3－2） 式中：TW1 － 热流体进口处热流体侧的壁面温度，℃； TW2 － 热流体出口处热流体侧的壁面温度，℃
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式(3-3)计算, ,-+ 式中:l1一冷流体进口处冷流体侧的壁面温度,℃ tn2一冷流体出口处冷流体侧的壁面温度,℃。 热、冷流体间的对数平均温差可由式(3-4)计算 (T1-t2)-(T2-t1) In 当在套管式间壁换热器中,环隙通以水蒸气,内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定 实验时,则由式(3-1)得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数, A, 实验中测定紫铜管的壁温Mwl、l2;冷空气或水的进出口温度1、n2;实验用紫铜管的长度l、内 径山,A=双2;和冷流体的质量流量,即可计算a2。 然而,直接测量固体壁面的温度,尤其管内壁的温度,实验技术难度大,而且所测得的数据准 确性差,带来较大的实验误差。因此,通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固 体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段 由式(3-1)得 k=m22-41) A△Em (3-6) 实验测定冷、热流体的一些参数m2、t2、并查取坳-21+2)下冷流体对应的 、换热面积A,即可由上式计算得总给热系数K。 下面通过两种方法来求对流给热系数。 2.1近似法求算(冷流体)对流给热系数2 以管内壁面积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为: 11 +R2+-2+R (3-7) 式 d1-换热管外径,m d2-换热管内径,m dn一换热管的对数平均直径,m; b一换热管的壁厚,m λ一换热管材料的导热系数,W/(m℃) Ra-换热管外侧的污垢热阻,m2K/W E832-换热管内侧的污垢热阻,m2·KW
固体壁面与冷流体的对数平均温差可由式（3—3）计算， （3－3） 式中：tW1 － 冷流体进口处冷流体侧的壁面温度，℃； tW2 － 冷流体出口处冷流体侧的壁面温度，℃。 热、冷流体间的对数平均温差可由式（3—4）计算， （3－4） 当在套管式间壁换热器中，环隙通以水蒸气，内管管内通以冷空气或水进行对流传热系数测定 实验时，则由式（3－1）得内管内壁面与冷空气或水的对流传热系数， （3－5） 实验中测定紫铜管的壁温tw1、tw2；冷空气或水的进出口温度t1、t2；实验用紫铜管的长度l、内 径d2， ；和冷流体的质量流量，即可计算a2。 然而，直接测量固体壁面的温度，尤其管内壁的温度，实验技术难度大，而且所测得的数据准 确性差，带来较大的实验误差。因此，通过测量相对较易测定的冷热流体温度来间接推算流体与固 体壁面间的对流给热系数就成为人们广泛采用的一种实验研究手段。 由式（3－1）得： （3－6） 实验测定冷、热流体的一些参数 、 、并查取 下冷流体对应的 、换热面积A，即可由上式计算得总给热系数K。 下面通过两种方法来求对流给热系数。 2.1近似法求算（冷流体）对流给热系数 以管内壁面积为基准的总给热系数与对流给热系数间的关系为： （3－7） 式中： d1 － 换热管外径，m； d2 － 换热管内径，m； dm － 换热管的对数平均直径，m； b － 换热管的壁厚，m； l － 换热管材料的导热系数，W / (m℃)； － 换热管外侧的污垢热阻， ； － 换热管内侧的污垢热阻，