1.能進行光滑管、粗糙管、閘閥區域性阻力測定，測出湍流區阻力係數與雷諾數關係曲線圖；
2.能進行離心幫浦特性曲線測定，測出揚程、功率和效率與流量的關係曲線圖；
3.學習工業上流量、功率、轉速、壓力和溫度等引數的測量方法，了解渦輪流量計、c1000、電動調節
閥以及相關儀表的原理和操作。
1－水箱；2－進口壓力變送器；3－離心幫浦；4－出口壓力變送器；5－渦淪流量計；6－管路選擇球閥；7－均壓環；8－連線均壓環和壓力變送器球閥；9－區域性阻力管上的閘閥；10－差壓變送器；11－出水管路閘閥；12－水箱放水閥；13－寶塔接頭；14－溫度感測器；15－離心幫浦的管路閥；16－旁路閥；17－電動調節閥；
圖1 實驗裝置流程示意圖
離心幫浦的特性曲線是選擇和使用離心幫浦的重要依據之一，其特性曲線是在恆定轉速下幫浦的揚程h、軸功率n及效率η與幫浦的流量q之間的關係曲線，它是流體在幫浦內流動規律的巨集觀表現形式。由於幫浦內部流動情況複雜，不能用理論方法推導出幫浦的特性關係曲線，只能依靠實驗測定。
1． 流量的測定
流量是在實驗過程中設定值，可直接設定流量3m3/h——12m3/h共取10組資料。也可設定出口閥的開度從10%——100%共取10組資料。
2．揚程h的測定與計算
取離心幫浦進口真空表和出口壓力表處為1、2兩截面，列機械能衡算方
程：1－1）
由於兩截面間的管長較短，通常可忽略阻力項，速度平方差也很小故可忽略，則有
1－2）
式中：，表示幫浦出口和進口間的位差，m；
ρ——流體密度，kg/m3 ；
g——重力加速度 m/s2；
p1、p2——分別為幫浦進、出口的真空度和表壓，pa；
u1、u2——分別為幫浦進、出口的流速，m/s；
z1、z2——分別為真空表、壓力表的安裝高度，m。
由上式可知，只要直接讀出真空表和壓力表上的數值，及兩表的安裝高度差，就可計算出幫浦的揚程。
3．軸功率n的測量與計算
（w1－3）
幫浦的有效功率ne可用下式計算：
1－4）
其中，ne為電功率表顯示值，k代表電機傳動效率，可取。
4．效率η的計算
幫浦的效率η是幫浦的有效功率ne與軸功率n的比值。有效功率ne是單位時間內流體經過幫浦時所獲得的實際功，軸功率n是單位時間內幫浦軸從電機得到的功，兩者差異反映了水力損失、容積損失和機械損失的大小。
故幫浦效率為1－5）
1－水箱；2－離心幫浦；3－幫浦進口壓力感測器；4－幫浦出口壓力感測器；5－灌幫浦口；
6－渦淪流量計；7－離心幫浦的管路閥；8－電動調節閥；9－旁路閘閥；10－排水閥
圖2 實驗裝置流程示意圖
1．實驗步驟：
（1）清洗水箱，並加裝實驗用水。給離心幫浦灌水，排出幫浦內氣體。
（2）檢查各閥門開度和儀表自檢情況，試開狀態下檢查電機和離心幫浦是否正常運轉。開啟離心幫浦之前先將出口閥關閉，當幫浦達到額定轉速後方可逐步開啟出口閥。
（3）實驗時，通過組態軟體或者儀表逐漸增加電動調節閥的開度以增大流量，待各儀表讀數顯示穩定後，讀取相應資料。離心幫浦特性實驗主要獲取實驗資料為：流量q、幫浦進口壓力p1、幫浦出口壓力p2、電機功率n電、幫浦轉速n，及流體溫度t和兩測壓點間高度差（0.
1m）。
（4）測取10組左右資料後，可以停幫浦，同時記錄下裝置的相關資料（如離心幫浦型號，額定流量、額定轉速、揚程和功率等），停幫浦前先將出口閥關閉。
2．注意事項：
（1）一般每次實驗前，均需對幫浦進行灌幫浦操作，以防止離心幫浦氣縛。同時注意定期對幫浦進行保養，防止葉輪被固體顆粒損壞。
（2）幫浦運轉過程中，勿觸碰幫浦主軸部分，因其高速轉動，可能會纏繞並傷害身體接觸部位。
（3）不要在出口閥關閉狀態下長時間使幫浦運轉，一般不超過三分鐘，否則幫浦中液體迴圈溫度公升高，易生氣泡，使幫浦抽空。
五、資料處理
記錄實驗原始資料於表1。
實驗日期實驗人員學號裝置號：
離心幫浦型號額定流量額定揚程額定功率：
幫浦進出口測壓點高度差流體溫度
1. 資料記錄
2. 資料處理：
根據原理部分的公式，計算各流量下的幫浦揚程、軸功率和效率。
分別繪製一定轉速下的h～q、n～q、η～q曲線。
1. 離心幫浦在啟動時為什麼要關閉出口閥門？
2. 啟動離心幫浦之前為什麼要引水灌幫浦？如果灌幫浦後依然啟動不起來，你認為可能的原因是什麼？
3. 為什麼用幫浦的出口閥門調節流量？這種方法有什麼優缺點？是否還有其他方法調節流量？
4. 幫浦啟動後，出口閥如果不開，壓力表讀數是否會逐漸上公升？
5. 用清水幫浦輸送密度為1200kg/ｍ的鹽水，在相同流量下你認為軸功率是否變化？
1．掌握測定流體流經直管、管件和閥門時阻力損失的一般實驗方法。
2．測定直管摩擦係數λ與雷諾準數re的關係，驗證在一般湍流區內λ與re的關係曲線。
3．測定流體流經管件、閥門時的區域性阻力係數。
4．識辨組成管路的各種管件、閥門，並了解其作用。
流體通過由直管、管件（如三通和彎頭等）和閥門等組成的管路系統時，由於粘性剪應力和渦流應力的存在，要損失一定的機械能。流體流經直管時所造成機械能損失稱為直管阻力損失。流體通過管件、閥門時因流體運動方向和速度大小改變所引起的機械能損失稱為區域性阻力損失。
1．直管阻力摩擦係數λ的測定
流體在水平等徑直管中穩定流動時，阻力損失為：
1）即2）
式中： λ —直管阻力摩擦係數，無因次；
d —直管內徑，m；
—流體流經l公尺直管的壓力降，pa；
—單位質量流體流經l公尺直管的機械能損失，j/kg；
ρ —流體密度，kg/m3
l —直管長度，m
u —流體在管內流動的平均流速，m/s。
滯流(層流)時，
3）4）
式中：re —雷諾準數，無因次；
μ —流體粘度，kg/(m·s)。
湍流時λ是雷諾準數re和相對粗糙度（ε/d）的函式，須由實驗確定。
由式（2）可知，欲測定λ，需確定l、d，測定、u、ρ、μ等引數。 l、d為裝置引數（裝置引數**中給出）， ρ、μ通過測定流體溫度，再查有關手冊而得， u通過測定流體流量，再由管徑計算得到。
例如本裝置採用渦輪流量計測流量（v，m3/h）。
5)可用u型管、倒置u型管、測壓直管等液柱壓差計測定，或採用差壓變送器和二次儀表顯示。
（1）當採用倒置u型管液柱壓差計時
6)式中：r－水柱高度，m。
（2）當採用u型管液柱壓差計時
7)式中：r－液柱高度，m；
－指示液密度，kg/m3。
根據實驗裝置結構引數l、d，指示液密度，流體溫度t0(查流體物性ρ、μ)及實驗時測定的流量v、液柱壓差計的讀數r，通過式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)求取re和λ，再將re和λ標繪在雙對數座標圖上。
2．區域性阻力係數的測定
區域性阻力損失通常有兩種表示方法，即當量長度法和阻力係數法。
(1) 當量長度法
流體流過某管件或閥門時造成的機械能損失看作與某一長度為的同直徑的管道所產生的機械能損失相當，此折合的管道長度稱為當量長度，用符號表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來計算區域性阻力損失，而且在管路計算時可將管路中的直管長度與管件、閥門的當量長度合併在一起計算，則流體在管路中流動時的總機械能損失為：
8)(2) 阻力係數法
流體通過某一管件或閥門時的機械能損失表示為流體在小管徑內流動時平均動能的某一倍數，區域性阻力的這種計算方法，稱為阻力係數法。即：
9)故10式中： —區域性阻力係數，無因次；
流體力學綜合實驗指導書
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