实验一 流量计校核实验一、实验目的1．了解孔板流量计、文丘里流量计的构造、原理、性能及使用方法。
2．掌握流量计的标定方法。
3．学习合理选择坐标系的方法。
二、实验原理流体通过节流式流量计时在流量计上、下游两取压口之间产生压强差，它与流量有如下关系：采用正U 形管压差计测量压差时，流量Vs 与压差计读数R 之间关系有： (1)式中： V s 被测流体（水或空气）的体积流量，m 3/s ； C 流量系数（或称孔流系数），无因次； A 0 流量计最小开孔截面积，m 2，A 0=(π/4)d 02； 下上－P P 流量计上、下游两取压口之间的压差，P a ；ρ 被测流体（水或空气）的密度，Kg/m 3；A ρ U 形管压差计内指示液的密度，Kg/m 3；ρ１ 空气的密度，Kg/m 3；R U 形管压差计读数，m ； 式3-1也可以写成如下形式：(1a)若采用倒置U 形管测量压差：ρgR P P ＝－下上（忽略空气对测量的影响）则流量系数C 与流量的关系为：()ρ下上－P P CA V s 20=()ρρρ120-=A s gR CA V ρρρ)1(2-=A gR A VC s(2)用体积法测量流体的流量V s ，可由下式计算：(3) (4)式中：V s 水的体积流量，m 3/s ；△t 计量桶接受水所用的时间，s ；A 计量桶计量系数；△h 计量桶液面计终了时刻与初始时刻的高度差，mm ，△h=h 2-h 1； V 在△t 时间内计量桶接受的水量，L 。
改变一个流量在压差计上有一对应的读数，将压差计读数 R 和流量V s 绘制成一条曲线即流量标定曲线。
同时用式（1a ）或式（2）整理数据可进一步得到流量系数C —雷诺数Re 的关系曲线。
(5)式中：d —实验管直径，m ； u —水在管中的流速，m/s 。
三、实验内容1、以涡轮流量计为基准，对孔板流量计进行校核，并绘制校核曲线。
2、以转子流量计为基准，对孔板流量计进行校核，并绘制校核曲线。
实验二 离心泵特性曲线测定一、实验目的1. 了解离心泵结构与特性，学会离心泵的操作；2. 掌握离心泵特性曲线测定方法。
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V 之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的外部表现形式。
由于泵内部流动情况复杂，不能用数学方法计算这一特性曲线，只能依靠实gRA V C s20=Ah V ⨯∆=tV V s ∆⨯=310μρdu =Re验测定。
1．扬程H 的测定与计算在泵进、出口取截面列柏努利方程：g u u Z Z g p p H 221221212-+-+-=ρ式中：p 1,p 2——分别为泵进、出口的压强 N/m 2 ρ——流体密度 kg/m 3u 1, u 2——分别为泵进、出口的流量m/s g ——重力加速度 m/s 2当泵进、出口管径一样，且压力表和真空表安装在同一高度，上式简化为：gp p H ρ'1'2-=由上式可知：只要直接读出真空表和压力表上的数值，就可以计算出泵的扬程。
2．轴功率N 的测量与计算轴的功率可按下式计算：w N ∙=94.0 式中，N —泵的轴功率，Ww —电机输出功率，W由上式可知：测定泵的轴功率，只需测定电机的输出功率，乘上功率转换中的倍率即可。
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 是单位时间内流体自泵得到的功，轴功率N 是单位时间内泵从电机得到的功，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=HV ρg 故η=Ne/N=HV ρg/N4．速改变时的换算泵的特性曲线是在指定转速下的数据，就是说在某一特性曲线上的一切实验点，其转速都是相同的。
但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这样随着流量的变化，多个实验点的转速将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为平均转速下的数据。
换算关系如下：流量n n VV '=' 扬程 2)(n n H H '='轴功率 3)(n n N N '=' N 效率 ηρρη=='''='N gVH N g H V离心泵功率转换系数＝0.89三、实验装置与流程离心泵性能特性曲线测定系统装置工艺控制流程图如图2-1：图2-1 离心泵实验装置流程示意图3．仪表控制柜面板如图2-2所示：图2-2 流体力学综合实验装置仪表面板1、空气开关2、3、4电源指示灯5、流量控制仪6、6路巡检仪（单位m3／h）：第一通道测量离心泵进口压力（单位：kpa），第二通道测量离心泵出口压力（单位：kpa），第三通道测量离心泵转速（单位：r／min）第四通道测量流体阻力压差（单位：pa）第五通道测量流体温度（单位：摄氏度），第六通道没用，7、功率表（单位：KW）8、仪表电源指示灯、9、仪表电源开关，10、变频器电源指示灯，11、变频器电源开关，12、离心泵电源指示灯、13、离心泵直接或变频器运行转换开关，14、离心泵启动按钮，15、离心泵停止按钮。
四、实验步骤及注意事项1．灌泵储水箱中出水到适当位置（大概三分之二处）关闭阀1、阀2、阀3、阀4、阀5、打开离心泵出口排气阀和进口灌水阀，用水杯从灌水阀灌水，气体从排汽阀排出，直到排水阀有水排出并且没有气泡灌水完毕，关闭排气阀和灌水阀。
2．启动水泵打开控制柜上1空气开关，打开9仪表电源开关，仪表指示灯10亮，仪表上电，显示被测数据。
把转换开关转到直接位置，指示灯12亮，按一下离心泵启动按钮，离心泵运转，启动按钮指示灯亮，水泵启动完毕。
3.打开离心泵监控软件，输入班级、姓名、学号等信息，进入离心泵监控界面，打开阀1到最大，每隔2m3／h采集一组数据（等数据稳定之后再采集），从最大流量做到0。
4.数据采集完毕后，按离心泵停止按钮，泵停止。
5、打开数据处理软件，打开采集的数据，进行数据处理，计算出数据处理结果，绘出离心泵特性曲线。
实验完毕实验数据记录离心泵原始数据水温：℃五、实验报告1．在同一张坐标纸上描绘一定转速下的H～V、N～V、η～V曲线2．分析实验结果，判断泵较为适宜的工作范围。
实验三干燥速率曲线的测定实验一、实验目的1．熟悉常压洞道式（厢式）干燥器的构造和操作；2．测定在恒定干燥条件（即热空气温度、湿度、流速不变、物料与气流的接触方式不变）下的湿物料干燥曲线和干燥速率曲线；3．测定该物料的临界湿含量X0；4．掌握有关测量和控制仪器的使用方法。
二、基本原理当湿物料与干燥介质相接触时，物料表面的水分开始气化，并向周围介质传递。
根据干燥过程中不同期间的特点，干燥过程可分为两个阶段。
第一个阶段为恒速干燥阶段。
在过程开始时，由于整个物料的湿含量较大，其内部的水分能迅速地达到物料表面。
因此，干燥速率为物料表面上水分的气化速率所控制，故此阶段亦称为表面气化控制阶段。
在此阶段，干燥介质传给物料的热量全部用于水分的气化，物料表面的温度维持恒定（等于热空气湿球温度），物料表面处的水蒸汽分压也维持恒定，故干燥速率恒定不变。
第二个阶段为降速干燥阶段，当物料被干燥达到临界湿含量后，便进入降速干燥阶段。
此时，物料中所含水分较少，水分自物料内部向表面传递的速率低于物料表面水分的气化速率，干燥速率为水分在物料内部的传递速率所控制。
故此阶段亦称为内部迁移控制阶段。
随着物料湿含量逐渐减少，物料内部水分的迁移速率也逐渐减少，故干燥速率不断下降。
恒速段的干燥速率和临界含水量的影响因素主要有：固体物料的种类和性质；固体物料层的厚度或颗粒大小；空气的温度、湿度和流速；空气与固体物料间的相对运动方式。
恒速段的干燥速率和临界含水量是干燥过程研究和干燥器设计的重要数据。
本实验在恒定干燥条件下对帆布物料进行干燥，测定干燥曲线和干燥速率曲线，目的是掌握恒速段干燥速率和临界含水量的测定方法及其影响因素。
⒈ 干燥速率的测定ττ∆∆≈=S W Sd dW U '' （7-1） 式中：U —干燥速率，kg /（m 2·h ）；S —干燥面积，m 2，（实验室现场提供）； τ∆—时间间隔，h ；'W ∆—τ∆时间间隔内干燥气化的水分量，kg 。
⒉ 物料干基含水量'''Gc Gc G X -=（7-2） 式中：X —物料干基含水量，kg 水/ kg 绝干物料； 'G —固体湿物料的量，kg ； 'Gc —绝干物料量，kg 。
⒊ 恒速干燥阶段，物料表面与空气之间对流传热系数的测定 tww tw r t t Sd r dQ Sd dW Uc )(''-===αττ （7-3） wtwt t r Uc -⋅=α （7-4）式中：α—恒速干燥阶段物料表面与空气之间的对流传热系数，W/（m 2·℃）；Uc —恒速干燥阶段的干燥速率，kg/（m 2·s ）； w t —干燥器内空气的湿球温度，℃； t —干燥器内空气的干球温度，℃； tw r —w t ℃下水的气化热，J/ kg 。
⒋ 干燥器内空气实际体积流量的计算由节流式流量计的流量公式和理想气体的状态方程式可推导出： 02732730t tV V t t ++⨯= （7-5）式中：t V —干燥器内空气实际流量，m 3/ s ；0t —流量计处空气的温度，℃；0t V —常压下t 0℃时空气的流量，m 3/ s ；t —干燥器内空气的温度，℃。
ρPA C V t ∆⨯⨯⨯=2000 （7-6）2004d A π=（7-7）式中：C 0—流量计流量系数，C 0=0.67; A 0—节流孔开孔面积，m 2；d 0—节流孔开孔直径， d 0=0.050 m ；ΔP —节流孔上下游两侧压力差，Pa ； ρ—孔板流量计处0t 时空气的密度，kg/m 3。
三、实验装置1．装置流程空气用风机送入电加热器，经加热的空气流入干燥室，加热干燥室中的湿毛毡后，经排出管道排入大气中。
随着干燥过程的进行，物料失去的水分量由称重传感器和智能数显仪表记录下来。
实验装置如图1所示。
图1 干燥装置流程图1-风机 2-可移动实验框架 3-旁路阀 4-气路管道 5-差压传感器 6-不锈钢孔板流量计7-电加热管 8-风量均布器 9-支杆 10、11-干球、湿球温度传感器 12-可视门 13-精密称重传感器 14-蝶阀 3 15-蝶阀 2 16-蝶阀 1 17-总电源空气开关 18-仪表电源开关19-变频器电源开关20-风机电源切换开关21-电加热管停止按钮22-干球温度手自动切换开关及手动调节旋钮23-干球温度自动调节仪24-指示灯25-电加热管启动按钮26-加热管电压指示27-智能风量控制仪28-智能多路液晶显示仪29-变频器（1）风机电源切换开关：有三个位：直接、停止、变频分别为风机电源由电网直接提供、风机停止和风机电源由变频器提供。
