1、流體機械實驗指導書專業_礦山機電專業 班級_姓名_ 學號_ _實驗一 伯努力方程實驗一、實驗目的1.驗證伯努力方程式并繪制測壓管的水頭線2.驗證流體連續性方程式；3.掌握流體動壓力的測量原理和方法；4.通過改變各測試口的位置，觀察其水頭線的變化情況，加深對伯努力方程式的理解和認識。二、實驗原理1 (1)2 (2) 3皮托管測壓原理 在收縮段，由于流動面A不斷減小，因而流速V連續增加，測管水頭h連續下降。喉管處斷面最小，流速最大，測管水頭最低，相反，在擴張管段中，流動斷面擴大，流速減小，測管水頭不斷地得到恢復。此外，方程(1)、(2)表明，無論流動中的參數如何變化，所有斷面上的總水頭H和流量Q都

2、保持相等，就是說流體流動一直遵守著能量守恒和物質守恒兩個基本定律。如實驗圖1所示。 實驗圖1 伯努力方程側量原理圖 上述重要現象和規律將在實驗中通過11根測壓管的水面變化和讀數加以驗證。 現將公式 (2)作如下變換，并用下標i表示測壓管的編號。例如i=4，表示喉管處第四根測壓管。 將公式(2)移項后，除以斷面4的速度水頭，得： (3)考慮到連續性方程(1)，故： (4)公式(3)、(4)表明，測管水頭變化與速度水頭變化的相對值完全取決于流動斷面的幾何比例。這就進一步揭示了斷面、流速和測管水頭之間的關系，根據公式(4)畫出測壓管水頭變化的理論曲線，然后將測量的實驗結果點上去并加以比較，兩者應當一

3、致的，如實驗圖2所示。 實驗圖2 伯努力方程側量水頭線三、實驗設備伯努力方程實驗儀器四、步驟1實驗前準備1)檢查各儀器是否完好，各接頭是否漏水；2)通電檢查電機、水泵是否正常；3)檢查各標尺是否在同一高度并調節好；4)檢查各閥門試驗頭是否通及方位是否正確；2.實驗步驟1)空載起動電動機；2)關閉閥門，觀察各測試管液柱高度，并記錄結果；3)緩慢打開閥門，逐個改變各測試管的閥口，觀察各測試管液柱高度，并記錄結果。五、數據處理1)針對流量為、時，分別測出11個測點的靜壓水頭高，填寫到實驗表格1中。2)繪制測壓管水頭變化的理論曲線和實際測試曲線。3)實驗結果分析。實驗表1伯努力方程實驗數據表測量序號

4、mm mm m/s m3/h1234567891011實驗表2 流體連續性方程實驗數據表測量序號 mm m/s m3/h12345678910六 、思考問題1.伯努力方程的幾何意義？2.如何測得速度水頭的？原理是什么？3.如何測得壓力水頭？原理是什么？實驗二 雷諾實驗 一、實驗目的1.觀察管中水流動時，層流與紊流的流動現；2.了解流動狀態與雷諾數值之間的關系；3.測量臨界雷諾數。二、實驗原理 (5)三、實驗設備雷諾實驗儀器，儀表、量杯、溫度計和顏料。四、實驗步驟1.將紅顏色水稀釋注入紅水盒中(量要足夠，占容量的2/3)；2.打開閘閥和進水閥，使水箱裝滿水并保持恒定水位(即穩流狀態)；3.在閘閥

5、稍開的情況下，將紅色液流調到適中大小，水流呈現層流狀態，觀察并記錄。4.通過控制尾水調節閥，即水流速度的大小，即可觀察到三種不同的流動狀態，層流狀態、過渡狀態和紊流狀態。5.水進入紊流狀態后，由測試數據計稱出上臨界雷諾數Re上。6.輕輕地關閉尾水調節閥，使水流由紊流狀態轉變為層流狀態，并由測試的數據計算出下臨界雷諾數Re下。五、數據處理實驗表3 雷諾實驗數據測量序號v m/sd mm m2/s12345678910六、思考問題1.誤差產生的原因是什么？2.影響流動狀態的因素有哪些？3.為什么Re上Re下？實驗三 水泵的性能測定實驗一、水泵性能測定實驗的目的和要求測定水泵性能的目的，是為了獲得水

6、泵的實際運轉特性。這對鑒定排水系統的布置和設備容量的配置是否合理；對鑒定檢修質量，總結檢修工作，改進檢修工作，改進檢修方法；對掌握排水設備的性能變化，以便及時調節工況，使之高效率運轉等都具有重要意義。因此，水泵的性能測定是礦山排水設備技術管理中的一項重要的內容。在進行水泵性能測定時，要求以流量作為測定的基礎。在各種不同流量下，測定并計算出相應的揚程、軸功率、效率和轉速等工作參數，進而繪制出各性能特性曲線。測定中，利用排水管路上的調節閘閥來改變水泵的流量。流量的控制可由小到大(閘閥由全閉而逐漸開起)或由大到小(閘閥由全開逐漸關閉)，也可兩種方法交替進行，以便相互修正各測點讀數。各種不同流量的調節

7、，至少要改變56次，即56個測點，必在時還可增至710個測點。在水泵的工業利用區內和最高效率點附近多測幾個點，對分析水泵的性能是有益的。由于水泵在不同工況點工作時，電動機出力不同，故用異步電動機拖動水泵時，各工況點的轉速將是不同的。所以，水泵的性能曲線，一般是把各測點讀數換算為某一標準轉速值之后繪制出來的。如果各測點的轉速相差很小，根據具體情況，亦可不進行換算。二、主要參數的測定1、 流量的測定流量是一個重要的性能參數，測取的方法很多。主要有容積法、流量計法、速度法和堰流法。常用儀器有孔板或噴嘴、文德里管；水堰；超聲波流量計和均壓管等。(1)用管式流量計測定流量管式流量計有噴嘴、孔板和文德里流

8、量計三種類型。其工作原理是利用水通過噴嘴、孔板和文德里管的縮小斷面時，流速加快，動壓增加，而在兩測壓斷面間產生壓差，然后用壓差計測出壓差值，即可算出相應的流量，所以，這三種類型的流量計計算流量的公式基本相同。實驗圖3為標準噴嘴剖面圖，其主要尺寸列于圖中。噴嘴裝在泵房內的排水管上，實驗圖3 標準噴嘴剖面圖如實驗圖4所示。在日常運轉中，閘閥5關閉，測水管7不通。測定時關閉閘閥3，同時打開閘閥5，使管7臨時作排水管用。此時噴嘴前后兩側小孔所接的U形水銀壓差計的兩端出現壓力差。由第三章知，水泵的流量為實驗圖4 泵房內噴嘴裝設示意圖 (6)式中 流量系數，一般=0.950.98D排水管內徑,m；d噴嘴直

9、徑,m；hU型壓差計讀數，mg水銀密度，kg/m3水的密度，kg/m3當噴嘴裝在如實驗圖4所示的排水管中部時,噴嘴前的水管(進水側)在10倍水管直徑的長度內以及噴嘴后水管(出水側)在5倍水管直徑的長度內,不得有彎曲,變徑及任何局部裝置,以便水流形狀維持正常,提高測定的精確性。噴嘴也可以安裝在排水管出口處,測定時裝上,測完后卸下,對排水無影。這種方法簡便，操作容易，故在煤礦中得到廣泛使用。但將噴嘴安裝在管路出口，由于噴嘴前后的介質不同，易產生脫流現象而使測量的精度降低。(2)用堰口板測量流量在水流斷面上設一障壁，使水溢流而過，這個障壁稱之為堰。用堰測量流量的特點是：設備制造簡單，使用方便、容易。

10、如果堰板加工尺寸符合要求，安裝正確，就可以達到一定的測量精度。量水堰一般均安裝在水泵排水管出口處的堰槽內，如實驗圖5所示。習慣上，把堰板前的水流稱為上游，把堰板后的水流稱為下游。堰槽內水面至堰口前逐漸下降，尚未下降的水面至堰口下邊緣(對三角形堰是指堰口最低)的垂直距離H稱為堰上水頭。實驗圖5 水堰結構堰槽分為三部分：導流部分、整流部分、工作部分。長度為l3的導流部分接受被測水。為防止水濺出，受水管的下端應潛入水面，且該部分容積應盡可能大些。長度為l2的整流部分由幾道整流柵組成，水經此部分后，削弱了余波，流動更加均勻。長度為l1的工作部分要有足夠的長度，以便使水能平穩在流進堰口板。為了測出堰上水

11、頭h，在槽側壁上開有直徑為1030mm的孔，使槽與透明的水位管連通，于是管內水位與槽內水位相同。水位高低，可用裝在槽邊上的水位測針測出。堰的各部分長度可由實驗表3查出。堰口板是水堰的關鍵部件，根據測定的流量大小可用三角堰、矩形堰和全寬堰。板的剖面如實驗圖6，通常取刀口寬2mm，口與內側成90°，外側傾角45°，刀口要保持棱角，各角允許誤差±5，全寬和矩形堰開口兩側邊緣間距，允許誤差為±0.001B和±0.001b，選用不生銹和耐腐蝕材料制作。實驗表4 測流量堰口參數及計算流量公式水槽側板與底板成90°相交，允許誤差±5。側壁

12、要有足夠的剛度，不得由于水壓而變形。為了保持槽底水平，應有可調支撐。通過堰口的流量，可根據堰上水頭h，用實驗表4提供的公式計算。實驗圖6 堰口板剖面2、揚程的測定 水泵的揚程可用裝在水泵進出口法蘭盤小孔上的真空表和壓力表測定。在實驗圖7中，以水泵軸心線為基準，列出真空表和壓力表安裝點所在的兩斷面的伯努利方程式，并忽略真空表表盤高出水泵軸心線的距離，則 (7)式中 H水泵的揚程，m；pa大氣壓力，Papy壓力表讀數，Papz真空表讀數，Pavx、vp吸水管和排水管中水的平均速度，m/sz由安裝真空表處到壓力表中心的垂直高度，m水的密度，kg/m3如吸、排水管直徑相等，則vx=vp，上式便可寫為

13、(8)實驗圖7 水泵揚程的測定3、軸功率的測定礦用離心式水泵都是用電動機直接帶動的。在測得了電動機的輸入功率后，再乘以電動機效率，即為水泵的軸功率。因此，要得知水泵的軸功率，必須首先測定出電動機的輸入功率。輸入功率的測定，可采用下述兩種簡便方法。 用電壓表電流表和功率因數表測定電動機的輸入功率由電工學知，在交流電路中，功率等于電壓、電流及功率因數三者的乘積。即電動機的輸入功率為 (9)式中 Pdr電動機的輸入功率，Kw；U電源電壓，VI輸入電動機電流，Acos電動機的功率因數。如果沒有功率因數表，可從電動的銘上查得額定功率下的功率因數值，再乘以實驗表5所列的功率因數降低系數，即為電動機在運轉狀

14、態下的近似功率因數值。實驗表5 一般感應電動機在功率因數隨負載變化情況表負載情況空載¼負載½負載¾負載滿載功率因數修正值0.230.560.860.951在低壓線路上，測量電流和電壓時，應將電流表串聯在要測量電流的線路上，將電壓表并聯在要測量電壓的某兩點上。在高電壓或大電流線路中，必須借助電壓互感器和電流互感器進行測量，如實驗圖8和實驗圖9。在計算時，原電流I為副邊電流I與變流比ki的乘積，即 ，A (10)原電壓U為副邊電壓U與變壓比kv的乘積，即 ，V (11)在使用互感器時，絕對不能斷開正在運行的電流互感器的副電路，否則將產生較高的電壓，損壞電流互感器，并且

15、對工作人員的安全造成威脅。實驗圖8 用三個電流互感器的測量線路實驗圖9 用三相電壓互感器測量高壓的接線圖 用功率表測定電動機的輸入功率電動機輸入功率還可直接用功率表測定。用三相功率表測定三相功率最為方便，但一般都用兩個單相功率表來測定，其線路如實驗圖10所示。實驗圖10 兩個單相功率表測三相功率當測量高電壓和大電流電路的功率時，可同時利用電壓互感器和電流互感器來擴大功率 表的量程，如實驗圖11所示。這時功率表電流線圈接在電流互感器的副電路內，所以功率表電流線圈中的電流等于原電流除以變流比ki，電壓線圈中的電壓等于原電壓除以變壓比kv。在功率表接用互感器時，必須注意電壓互感器和電流互感器的副繞組

16、各端點的接法，應使功率表電壓線圈的電壓與原電壓的相位一致，電流線圈的電流與原電流的相位一致。此時原電路的功率P1等于功率表的讀數P2乘以kv和ki即 (12)實驗圖11 利用電壓互感器和電流互感器擴大功率表的量程需要注意的是：當用兩個單相功率表測定三相電路的功率時，應將兩表的讀數相加，才是電動機的輸入功率。如果兩表讀數相反，其中一個讀數應作為負值；所用功率表必須事先經過較正，量程不宜過大或過小，通常測定值應處于表面量程的1/32/3的蕩圍內，否則會產生較大的誤差。現場所用功率表的精度一般為11.5級。知道了電動機的輸入功率Pdr后，則電動機的輸出功率(即水泵的軸功率)為 (13)式中 d電動機

17、效率。電動機的效率曲線最好進行實測，以便得到精確的功率值。電動機效率也可以從電動機的銘牌上查得。但當負載不足時，效率就會降低，這時利用銘牌上的電動機效率進行計算，所得的軸功率誤差較大。4轉速的測定(1)用轉速表測定轉速手持離心式轉速表，在與泵軸直聯的電動機外露軸頭處，可直接測出水泵的轉速。使用時，先將轉速表轉到需要測量范圍的檔位上，以防止損壞儀表。測量時，不要把表頂得太緊，并保持儀表和軸端面的垂直，否則測量不準確。長久不用的轉速表，在使用前應加以校正，以保證精確度。（2） 閃光測速法測定轉速使用該法時，需利用與電動機同電源的日光燈照射電動機的軸端。軸端上預先畫好或貼好如圖實3-10所示的黑白相

18、間的扇形塊。因為水泵所配的電動機一般為異步電動機，它在運轉中的轉子轉速小于同步轉速。借助日光燈的閃光頻率，可以很清楚地看到扇形塊，在逆電動機旋轉方向緩慢轉動，用秒表記下一分種內扇形塊轉動的圈數，則為電動機同步轉速與實際轉速的差值。所以水泵的轉速可用下式求得nn0n' (14)式中 n0電動機同步轉速，rmin；n'扇形塊反轉轉速, rmin。黑白各半的扇形塊個數m按下式確定 m=4p (15)實驗圖12 扇形塊個數a- p1時 ；b- p2時；c- p3時為什么看上去扇形塊黑影是逆電動機旋轉方向緩慢轉動呢？因為電源頻率f=50Hz，交流電在一周期內有兩次通過零點，兩次達最大值，

19、即日光燈每一周熄滅兩次，又有兩次閃光最亮，因此日光燈每秒閃耀100次，每分鐘閃光6000次，即閃光頻率等于2f。當電動機極對數p1時，同步轉速n03000r/min，若轉子以同步速度旋轉時，其轉速n亦為3000r/min，即日光燈每閃光一次，轉子轉過去1/2周(180°)，黑影也轉過1/2周。當閃光不斷出現時，黑影的位置只出現在180°和360°的位置上，因此我們在紙片上可以看到兩個不動的黑影，如圖實410a所示。當p2時，n=1500 r/min，此時日光燈每閃光一次，轉子和黑影轉過1/4周(90°)。因此，我們可以看到4個不動的黑影，如圖實410b所

20、示。由此可見，極對數越多，轉速越慢，每閃光一次，轉子轉過的角度越小。若極對數為p，日光燈每閃光一次，轉子轉過1/2p周，則轉子轉過的角度360°/2p。因此在紙片上可以看到2p個不動的黑影。當轉子轉速n低于同步轉速n0時 ，日光燈每閃光一次，轉子轉過的角度360°/2p。換言之，每次閃光時看到的黑影位置不再重復前次出現的位置，而是略為后退一些。因此，我們看到的扇形塊黑影是逆電動機的旋轉方向緩慢地轉動著。三、性能參數的整理和計算如前所述，在進行水泵性能測定時，用流量作為測定的基準，即將閘閥穩定在某一開起度上，同時測量出Q、H、P和n。這樣便得到閘閥穩定在任意開起度時的Q1、H

21、1、P1、n1；Q2、H2、P2、n2。Qi、Hi、Pi、ni。由于閘閥的開起度不同，水泵的工況不同，其轉速亦不相同。為了求得在額定轉速時的特性，應按比例定律將上述各組參數換算為額定轉速下的參數，即 (16) (17) (18)式中 Qi、Hi、Pi、第I點的流量、揚程和軸功率；Qei、Hei、Pei、換算到額定轉速下的第I點流量、揚程、和軸功率； ne 水泵的額定轉速，r/min： ni 第I點的轉速，r/min。四、效率的計算利用上述方法得到水泵的流量、揚程和軸功率后、便可計算出在額定轉速下第i點的效率。 (19)按Qe1、He1、Pe1 ne1；Qe2、He2、Pe2 ne2； Qei、

22、Hei、Pei nei；Qen、Hen、Pen nen；等幾組參數值，可定出n組坐標點，把這些點連接起來，即得揚程曲線H(Q)、功率曲線P(Q)和效率曲線(Q)。 用噴嘴測量流量時，離心式水泵性能測定記錄如實驗表6所示。表實6 離心式水泵性能測定記錄表水 泵編號 型號 額定流量 m3/s額定揚程 m額定轉速 r/min電 動 機編號 型號 功率 kW電流 A，電壓 V轉速 r/min，效率 礦水密度，kg/m2測定人 記錄員 負責人 日期 年 月 日項 目測 量 數 據123456789流量QU 型 壓 差 計 讀 數hi,mQi以1/s計以m3/h揚程H壓力表讀數py,Pa真空表讀數pz,

23、Pa水泵揚程H,m功率P電動機輸入功率Pdri，kW電動機效率，d水泵軸功率，kW水泵軸轉速，r/min額定轉速下的數值水 泵 效 率 備 注實驗四 通風機的性能測定一、性能測定的意義及內容由于通風機出廠時，都附有廠家提供的性能特性曲線或性能表，它們都是在實驗室條件下通過對模型通風機試驗得到的。所以，首先它的真實特性曲線與說明書所提供的性能曲線就必然有差異；其二礦井通風機安裝條件與模型試驗條件不完全相同，實際運行中的通風機往往配置一些輔助裝置(如擴散器、消聲器等)加上安裝質量等原因，兩者的性能曲線也會有差異；其三通風機運轉一定時間后由于磨損等原因其實際特性曲線與廠家提供的曲線也不相符。因此，為

24、了準確掌握實際運行狀況。有必要在新通風機安裝就位或舊通風機大修之后以及在服務年限內定期地對通風機的性能進行測定。故煤礦安全規程第121條規定：新安裝的主要通風機投入使用前，必須進行1次通風機性能測定和試運轉工作，以后每5年至少進行1次性能測定。礦井通風機性能測定的最終目的是測定通風機在不同工況時的風量Q、風壓H和軸功率P、空氣密度、轉速等參數；再通過計算，整理繪制出標準狀態下風壓曲線 H(Q)、功率曲線P(Q)和效率曲線(Q)。 通風機性能測定所用的主要儀器見表實7二、 性能參數的測定1風壓的測定實驗圖13為通風機作抽出式通風時的測壓原理圖，其中的0-1段表示通風網路。在不考慮擴散器阻力損失的

25、情況下，通風機的全壓等于氣流在2-2斷面與1-1斷面的全壓差，即 (20)式中 v1 v2分別為1-1和2-2斷面上氣流的平均速度，m/s.實驗圖13 測壓原理圖習慣上,把氣流在擴散器出口斷面-處所具有的動壓，也叫做通風機的動壓，以表示，它可在測出通風機的風量之后按下式求得 (21)式中 擴散器出口斷面-處的面積，。因為通風機的靜壓為它的全壓與動壓之差，故 (22)上式中的(pa-p1)為1-1斷面上氣流的負壓以h表示；為1-1斷面上氣流的動壓，以hd表示。因此，要測定通風機的靜壓Hj，必須測出通風機入口前氣流的負壓h和動壓hd。h可按實驗圖13直接測出，而hd可用皮托管直接測出，亦可按下式求

26、得 (23)式中A11-1斷面的面積，m2序號儀 器 名 稱規 格數 量備 注1風速表高速、中速、低速各1臺附校正曲線2秒表普通2只3垂直U型水柱計0500mm1只4傾斜壓差計Y-61或YYT-20048只5皮托管長500mm48支6膠皮管內徑45mm數量根據需要定7三通玻璃管或三通鐵管內徑56mm數量根據需要定8功率表三相功率表或單相功率表1臺2臺電工儀表采用精度為0.5級9電流表根據電動機銘牌選定12臺10電壓表根據電動機銘牌選定12臺11電流互感器根據電動機銘牌選定單相2臺12電壓互感器根據電動機額定電壓選定單相2臺13功率因素表1臺14轉速表1臺15氣壓計空盒式1臺16干濕溫度計通風式

27、1臺精度為0.12風量的測定實驗表7 通風機性能測定使用儀表風量的測定常用風速表或皮托管兩種方法進行。 風速表測定法 在進風道中選擇一風流平穩的斷面，按一定線路用風速表測出風流的平均速度vp則通風機的風量為QAvp (24)式中 A測風處巷道斷面面積，m2。用上述方法測量時，占用時間較長，人在風道內不僅影響測量的準確性，而且勞動條件差，尤其在冬季測量 更不方便，為了縮短測量時間，一般僅測量巷道斷面中某一固定點g的風速，然后按下式換算出斷面的平均風速vp (25)式中 vg某一固定點g的風速，m/s；k風速場系數。實驗圖14 風道斷面分隔圖風速場系數k是在對通風機的性能進行全面測量之前，將測量風

28、速的風道斷面用細繩分隔成若干小方格，小方格面積0.5m2,如實驗圖14所示。在同一風量條件下，用風速表在各小方格對角線的交點上分別測量出風速vi然后按下式求得 (26)式中 vi所測得的第i個小方格的風速，m/s；n小方格的個數。(2)皮托管測量法 若風道斷面內某一點氣流的動壓為，則該點氣流速度，故用皮托管測得氣流動壓hdi后，即可算得測點處的氣流速度vi。使用皮托管時，要注意使皮托管管嘴與風流平行(偏角10°)且嘴口面正對氣流方向。在測風道斷面上，盡管各點風流速度不一致，但仍只需測量出某一固定點g的動壓hdg，然后按下式計算出風道斷面上的平均風速 (27)式中 hdg固定點g處的動

29、壓，Pa。上式中的風速場系數k可按下式計算 (28)對于梯形斷面的風道，hdi的測定方法與前述測定vi的方法相同。對于圓形斷面的風道，應將其分成若干相等面積的圓環，在每一圓環中選擇一個測點位置，測點所在半徑的圓又將各圓環分為兩部分，如圖實43所示。依此，各測點所在半徑為 (29)式中 Ri從斷面中心到第i個測點的半徑，m；R圓形風道斷面半徑，m；i自風道中心算起的環序號；n包括中心圓在內的圓環總數，可參考實驗表8。實驗表8 圓環數與風道斷面直徑的關系風道斷面直徑, m1.62.22.62.83.4圓 環 數5678103軸功率的測定：原理與過程同實驗三。4轉速的測定：原理與過程同實驗三。5空氣

30、密度的測定進風道內空氣的密度，主要取決于氣流的溫度和絕對壓力，實際氣流均屬于濕空氣，而且不同的時間和地點，密度也是變化的。濕空氣的密度可用下式計算 (30)式中 pa大氣壓力，Pa； R氣體常數，對空氣R=287.1N·m/kg·K; t空氣溫度，；x相對濕度；pn飽和蒸氣壓力，Pa。當空氣的溫度t=030時，可按干空氣(x=0)計算實際空氣的密度，而由此產生的最大相對誤差僅為0.21.6。故也可按下式近似計算出空氣的密度 (31)式中 T所測風流的干溫度,K。用水銀氣壓計或金屬盒式氣壓計測量風流中的大氣壓力pa，用通風式干濕溫度計測定風流的干溫度和濕溫度，也可用普通水銀溫

31、度計測量。三、 通風機性能的測定布置現場測定情況復雜，條件較差，還受到生產進度、安全保障等因素的制約。在選擇方案時，不僅要考慮測量精度，還要顧及上述各種因素。因此，現場測試方案可為完備方案和簡易方案。一般說來，完備方案用于新通風機安裝或大修之后的測定，簡易方案用于定期檢驗性測定。1簡易方案布置該方法可不必把通風機與網路隔開，而是在通風機工作時進行，其布置如實驗圖15所示。實驗圖15 軸流式通風機性能測定簡易方案布置圖1-防爆門；2-欄桿；3-阻力調節裝置；4-整流柵；-測入口負壓斷面；-測風速斷面測定時,在進風道中裝設調節裝置,以調節網路阻力。為了獲得大風量的工作參數,可以打開防爆門,以配合調

32、節裝置改變通風機的工況點。各工況風量用風速表測量。測風斷面應選在距“S”型彎頭前且為風道直徑2倍距離處,即實驗圖15中-斷面。通風機的風量亦可用皮托管與微壓計配合使用，在具有穩定風流的直線風道處測量出風流的動壓后換算而得。為了測量通風機的靜壓Hj，可在通風機入口前0.50.7m處的-斷面設置測壓孔。測壓孔打在鑲入壁內的金屬平板上，并用金屬管引到外面的環形管上，由環形管引至U型壓差計上，以顯示該斷面的負壓值(pa-p)，然后按公式(22)求出通風機的靜壓。在測定時，離心式通風機一般是從小流量開始，逐漸降阻調節沒點；而軸流式通風機一般是從大流量開始，逐漸增阻調節測點。為保證測得連續完整的特性曲線，

33、一般點數不少于810個。為了消除由于通風機轉速或通風網路阻力變化引起的誤差，在測量時應同時記錄各參數的數值。在用風速表測量風速所需總時間內，其余的工作必須進行34次，以其取平均值。2.完備方案布置在礦井生產的情況下，由于井下風門的關閉與開啟，運輸設備和提升容器的運動，使網路阻力不斷波動，不易取得準確數據。為了準確測定出通風機的特性曲線，一般是對備用通風機進行測定。實驗圖16給出了抽地面短路風的軸流式通風機性能的測定示意圖。風流由大氣經百葉窗1、上風門2、下風門3、風道4和通風機5重新返回大氣。當軸流式通風機按圖示布置時，可利用改變上風門2的開啟度來調節風流阻力。這種方法簡便易行，但應設法減輕上

34、風門2受風流沖擊時形成的脈動，使測量時風流穩定，同時應在下風門3的頭部兩角打支撐柱6，以防止振動漏風。當用風門改變風流阻力受到現場條件限制而來能實現時，可在進風門及進風道某斷面用木板調節阻力。如阻力調節裝置至通風機間的風道過短或彎曲，風流經阻力調節裝置后旋流不穩，無法測量時，可在阻力調節裝置后面的風道中增設穩流柵，以改善風流狀態。測定通風機風壓和風量的測點，應盡可能選擇在風流平穩，且靠近通風機進口處，這樣不僅讀數準確，且可以排除漏風，減少阻力損失，使測得的數值能更好地反映出通風機工作的實際情況。實踐證明，在實驗圖16所示的I-I斷面采用單孔靜壓管(或皮托管)或多孔并聯靜壓管測量靜壓是比較有利的

35、。圖示型管中所指示的hf1=papI系n個測孔負壓的算術平均值，即實驗圖16軸流式通風機性能測定示意圖1-百葉窗；2-上風門；3-下風門；4-風道；5-通風機；6-支撐柱(32)式中hfi第個測孔的負壓，a； n測孔數目。在實驗圖16所示的I-I斷面測量風量也是比較恰當的。對于軸流式通風機，在距后導葉2倍葉片高度的錐形擴散器內處用多孔全壓管和靜壓管測量風量，也右獲得較好的效果。這是因為風流經過導葉整流后流動較平穩，大大減弱了阻力調節裝置對風流的影響；此處流通斷面較小，風速較高，動壓值較大，相對減少了測量誤差，能夠較真實地反映出通風機的全部風量。最后指出，測定工作必須在統一指揮下進行。每調節一個

36、工況，要同時測取有關可直接測得的參數，譬如通風機的進、出口的負壓、靜壓，電動機轉速、功率等。一般情況下，在連續的測試期間內，大氣條件不會有很大的變化，只需要在測試開始和結束時各測一次空氣密度，計算時取平均值。另外，測試工況不能少于5個，一般為810個，而且工況點之間的幾何距離應盡可能均勻，這樣繪制的性能曲線才不會失真。四、 通風機測定結果的換算為便于選用通風機，制造廠提供了按額定轉速和標準大氣狀態下的性能參數繪制的通風機性能曲線。但通風機在現場運轉條件下并非標準狀態，所以必須把所測得的各項數據換算為額定轉速和標準大氣狀態下的數值，再繪制出性能曲線，才可與出廠性能曲線相比較。所謂標準大氣狀態，就

37、是：大氣壓pa=10337Pa；大氣溫度t=20或T=293K；空氣的相對濕度=50%；空氣的密度0=1.2/m3近相似定律，當通風機由實測轉速n變為額定轉速n e ,空氣密度由實測狀態變為標準狀態0 時，其流量、靜壓、全壓和軸功率應按下式各式進行換算流量 靜壓 全壓 軸功率 式中、P通風機流量、靜壓、全壓和軸功率的實測值；、e、Pe通風機流量、靜壓、全壓和軸功率換算到額定轉速和標準大氣狀態下的數值。五、 通風機效率的計算靜效率 全效率 六、 通風機性能曲線的繪制把所測定的數據記錄于實驗表9中，再按實驗表 10的形式進行計算換算，即可繪制出通風機在標準狀態下的=()或=()、Pe =()、=(

38、)或e =()的性能曲線。項 目計 算 公 式測 點 序 號123456789空氣密度 kg/m3=3.46×10-3 pa/T-斷面平均風速v3 m/s風量Q m3/sQ=S3v3I-I斷面動壓hd1 Pa通風機靜壓Hj PaHj=hf1-hd1通風機動壓Hd Pa通風機全壓H PaH=Hj+Hd通風機軸功率P kWP=Pdrdc換算H、Hj、Q、P為額定轉速ne和標準大氣狀態下的值通風機靜壓Hej Pa通風機全壓He Pa通風機風量Qe m3/s通風機軸功率Pe kW通 風 機 效 率靜效率ej全效率e實驗表9 軸流式通風機測定記錄表通 風 機型號設備編號額定轉速安裝角電 動 機

39、型號設備編號功率轉速定子電壓/電流轉子電壓/電流 測 定 序 號項 目 123456789進風測I-I斷面面積S1 m2S1=長×寬出風測-斷面面積S3 m2S3=/4×(D2-d2)擴散器出口-斷面面積S2 m2S2=長×寬×cos30°I-I斷面負壓hf1 Pa-斷面平均動壓hd3 Pa大氣壓力Pa PaI-I斷面溫度T K大氣溫度 K電動機轉速n r/min電動機輸入功率Pdr kW實驗表10 軸流式通風機測定計算表 實驗五 反風實驗一、實驗目的1.觀察是否在10min內能保證反風正常工作；2.測量反風風量，看其是否滿足煤礦安全規程對反風

40、風量的要求。二、實驗原理1.風速表測量法 ， m3/s (33) 式中 被測風機的風量，m/s；測風處巷道斷面面積，m2；該測風處平均風速，m/s， ，m/s風速場系數；某固定點g處的動壓，N/m2。2.皮托管測量法 ， m/s (34)式中 固定點g處的動壓，N/m2。 ， m/s ( 35 )三、實驗設備實習現場側試或自制軸流式、離心式通風機的摸擬風道。四、實驗步驟1.首先讓風機正常情況下通風，在穩定工作情況下，測出其通風風量Q正；2.仃止風機正常工作狀態，并反向通風(采用反轉法或反風道法)；3.測量穩定狀態下，反風風量Q反。五、數據處理實驗表11反風實驗數據表格測量序號Q正常 m3/sQ

41、反風 m3/sQ反風/Q正常12345 六、思考問題1.反風風量為何減小了？2.反風的目的是什么？3.反風風門應有什么注意事項？4.煤礦安全規程對反風的要求是什么？實驗六 空壓機性能實驗為了解空壓機運轉的全面情況，要對空壓機的壓力、溫度、油量和冷卻水量以及排氣量、耗油量、冷卻水消耗量等進行測定。從而及早發現問題，及早采取措施，以提高機器的運行效率。本實驗主要討論排氣量的測定。排氣量測定主要有兩種方法：直接測定法和間接測定法。我們介紹直接測定法。排氣量是空壓機的主要性能參數之一，它表征機器的工作能力，依此可直接判斷機器的負荷和工作的完善性。直接測定法，直接測定某一時間間隔內流進或流出某一儲氣罐的壓縮空氣量，推算出排氣量。一、用單罐測量排氣量如圖實驗 所示，將儲氣罐當作容器，使之與空壓機排氣口相通，并切斷一切用風設備，在儲氣罐上安裝壓力計及兩支溫度計，借以測定儲氣罐內氣體的壓力和溫度。實驗圖17 單儲氣罐測定法布置圖1-空壓機；2-儲氣罐；3-閘門；4-壓力計；5-溫