并联管路特性及流量分配综合实验系统

　　1　引　言

　　实践教学作为教学过程中一个重要环节,是工科院校培养高级人才必不可少的[1]。为了进一步贯彻我校"重实践,强能力"的办学特色,对学生进行了严格的工程训练,即从基本技能开始,逐步向综合能力、设计能力和研究能力培养发展。为此,我系进行了实验教学改革,增设了部分综合性、设计性实验。以流体力学实验室为例:该实验室目前只开设伯努力方程实验、雷诺实验和管道沿程阻力实验,这三个实验都是验证性实验,没有综合性实验。因此在现有的房间内,利用现有的管道沿程阻力实验系统,我们设计制作了并联管路特性及流量分配综合实验系统[2~7]。

　　2　实验台设计

　　2. 1　实验室原有设备

　　管道沿程阻力实验系统由地下水库、循环水泵、恒位水箱、实验管道、三角堰箱及差压计等组成。其中地下水库体积为150 m3;恒位水箱放在五楼楼顶;三角堰箱用来测水流量。实验时,水泵将地下水库中的水打入到五楼的恒位水箱保持恒定水位,恒位水箱中的水一部分供实验使用,经过实验管道和三角堰箱后流回到地下储水池;另一部分则通过溢流管进入地下水库,形成一个水循环系统。实验用水循环系统见图1。

　　2. 2　并联管路特性及流量分配综合实验系统

　　本实验系统由并联管路(支路从上到下依次为1#~5#)、涡轮流量计、差压表及原有的地下水库、循环水泵、恒位水箱、三角堰箱组成。实验时通过从管道沿程阻力实验系统上引水至并联管路,水流过并联管路后流入原有三角堰箱,测量流量,最后流回到地下水库。其中涡轮流量计测量各支路的水流量,单位是m3/h,三角堰箱测量并联管路的总流量,单位是m3/s;差压表测定并联管路中各支路的能量损失,单位是kPa。系统如图2所示。

　　3　实验内容

　　3. 1　支路阀门全开单支管路阻力特性

　　将并联管路1#~5#球阀全开,调节并联管路流量控制总阀,在改变总流量下测试各支路的qV、Δp和水堰流量,并与总流量对比并进行误差分析。测试数据如表1所示。

　　3. 2　支路阀门开1/2管路阻力特性

　　任选两个不同支路(如支路2和支路3),将其球阀开度调至1/2开度状态,其它三个支路的球阀关闭,调节并联管路流量控制总阀,在改变总流量下测试各支路的qV、Δp和水堰流量,并与总流量对比并进行误差分析。测试数据如表2所示。

　　3. 3　支路阀门开3/4管路阻力特性

　　将上述支路2#和支路3#的球阀开度调至3/4开度状态,其它三个支路的球阀仍关闭,调节并联管路流量控制总阀,在改变总流量下测试各支路的qV、p和水堰流量,并与总流量对比并进行误差分析。测试数据如表3所示。