1、實驗四 并聯管路特性及流量分配實驗實驗類型: 綜合性實驗學 時：2適用對象：熱能與動力工程專業、建筑環境與設備工程專業一、實驗目的1、了解并聯管路特性及并聯管路中閥門開度變化時的流量分配情況；2、掌握并聯管路特性曲線（hw-qV或Dpw-qV）的繪制方法，明確各支路存在流量偏差的原因。二、實驗要求1、在并聯管路中，當各支路流量控制球閥處于全開時，繪制各支路的管路特性曲線和并聯管路特性曲線；計算采用不同方法測量總流量的相對誤差，分析各支路存在流量偏差的原因。2、將任意三條支路上的流量控制球閥完全關閉，繪制其余兩支路流量控制球閥處于兩種不同開度時各支路的管路特性曲線和兩支路并聯管路特性曲線，分析管

2、路特性曲線在流量控制球閥處于不同閥門開度時的變化趨勢及其原因；3、比較不同支路的阻力特性曲線，并分析存在差別的原因。三、實驗原理1、并聯管路特點（1）并聯管路的流動損失特性：并聯管路中各支路的流動損失相等，即 hw= hwi （m） （4-1）（2）并聯管路的流量特性：并聯管路的總流量等于各支路的流量之和，即 （m3/s） （4-2）而對于每一支路，其能量損失可按串聯管路計算，故 (m) （4-3a）或者以壓強損失表示為， (Pa) （4-3b）以上公式即為并聯管路的水力計算式，利用這些公式，即可解決并聯管路中流量分配，水頭計算以及管徑選擇等問題。2、參數測量在本實驗中，并聯管路的總流量采用三

3、角堰流量計測量，按下式計算 （m3/s） （4-4）式中 qV并聯管路的總流量，m3/s；DH三角堰堰頂淹深，m；q 三角堰堰頂夾角，本實驗設備中，q=90。并聯管路中的各支路流量由渦輪流量計測定，各支路的流動損失由差壓表測定。3、并聯管路特性曲線的繪制由式（4-3a）和式（4-3b）可知，流動損失與體積流量的平方成正比，即管路流動損失曲線為一條過原點的拋物線。根據所測不同流量下的壓差損失，可繪制出DpwqV曲線，如圖4-1所示的曲線或曲線。DpwqVIIIIIIqV1qV2qV2qV總qV1qV1qV2圖4-1 并聯管路特性曲線繪制示意圖根據并聯管路的流動損失和流量特性式（4-1）和式（4-

4、2），在各支路流動損失相等的條件下，將各支路的對應流量相加，可得并聯管路的特性曲線，如圖4-1所示。圖中曲線I和II分別為支路1和支路2的流動損失特性曲線，曲線III為曲線I和II并聯后的管路特性曲線。四、實驗所需儀器、設備、材料（試劑）該實驗系統包括實驗用水循環系統（圖4-2）、并聯管路特性及流量分配綜合實驗系統（圖4-3）和三角堰流量測量系統（圖4-4）等組成。此外，實驗所配儀器有渦輪流量計（LWGY-25）和差壓表（1201PG 040kPa）。實驗用水循環系統如圖4-2所示，在實驗室地下有一個容積為150m3的地下水庫，由水源泵組5將水庫中的水經上水管2打入五樓恒位水箱1保持恒定水位。

5、恒位水箱中的水，一部分經供水管3供實驗系統使用，經過實驗管道4和三角堰流量測量系統6后流回到地下水庫；另一部分則通過溢流管7進入地下水庫，形成一個水循環系統。并聯管路特性及流量分配綜合實驗系統如圖4-3所示。從高位恒位水箱經供水管引入并聯管路系統，經五組并聯的實驗管道，由排出管排入三角堰。每一實驗支路上均裝有渦輪流量計3、流量控制球閥4和差壓表2。渦輪流量計用于測量分支管路流量，通過改變流量控制球閥開度的大小來調節分支管路的流動損失和流量。并聯管路流量控制總閥1用于調節進入并聯管路系統的總流量，系統總流量采用三角堰流量計進行測量。三角堰流量測量系統如圖4-4所示，該三角堰為直角堰，即=45。三

6、角堰流量測量水箱外側裝有連通玻璃管和標尺，連通玻璃管內的水位指示三角堰中的水位，水位高度變化可從標尺上讀出，即DHHH0，稱為堰頂的淹深。其中H為某一測量工況下的連通玻璃管標尺讀數，單位為mm；H0為堰頂水位起始值（如圖4-4所示），對于1實驗臺H0153 mm，2實驗臺H0=156mm，3實驗臺H0=150 mm。按式（m3/s），即可求出體積流量值。1650012237地下水庫0.00564圖4-2 實驗用水循環系統圖1恒位水箱；2上水管；3供水管；4實驗管路；5水源泵組；6三角堰流量測量水箱；7溢流管。1qV 去三角堰恒位水箱來流qV 324圖4-3 并聯管路特性及流量分配綜合實驗系統1

7、并聯管路流量控制總閥；2差壓表；3流量計；4支路流量控制球閥。連通玻璃管安裝位置34HmaxH側視圖主視圖H0Hq連通玻璃管及標尺三角堰堰頂圖4-4 三角堰流量計示意圖實驗中的管路系統基本參數如下：聯箱管路內徑為50mm；實驗管路采用GBT3091-2001 25（1）鍍鋅碳鋼管，壁厚d=4mm。五、實驗預習要求、實驗條件、方法及步驟本實驗的先修實驗課為管道沿程損失實驗，即本實驗要求學生在熟悉和掌握以下幾點的基礎上進行。 工業管道沿程損失系數的測定方法； 各種測量儀表、設備測取有關數據的操作方法； 管路特性曲線的繪制方法； 并聯管路特性曲線的繪制方法。實驗按以下步驟進行 實驗小組可由35人組成

8、，設實驗組長1名，做好分工，明確調節指令及信息反饋方式； 將各支路流量控制球閥4調整到全開狀態，通過調節總管路上的流量控制閥1改變各支路流量（6次），將各支路的流量、流動損失和三水堰水位等實驗數據記錄在表4-1中。計算三角堰所測流量與各支管流量和間的偏差值，在圖4-5、4-6中繪制各支路的管路特性曲線和并聯管路特性曲線； 關閉任意三支路上的流量控制球閥，使其余兩支路流量控制球閥處于兩種不同開度（如1/2開度和3/4開度），通過調節總管路上的流量控制閥改變各支路流量（6次），將各支路的流量、流動損失和三角堰水位等實驗數據記錄在表4-2、表4-3中。在圖4-7中繪制某一支路流量控制球閥處于全開、1

9、/2開度和3/4開度時管路特性曲線，并分析該曲線的變化規律，在圖4-8中繪制兩支路并聯后的管路特性曲線。六、思考題1、分析在相同流量下，支路并聯后流動損失降低的原因。2、分析渦輪流量計所測并聯管路總流量和三角堰所測流量存在偏差的原因。附：并聯管路特性及流量分配實驗結果與數據處理用表表4-1 支路15控制閥門全開，調節總閥開度改變流量 實驗臺編號： 次數1支路2支路3支路4支路5支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對誤差Dpw1(kPa)qV1(m3/h)Dpw2(kPa)qV2(m3/h)Dpw3(kPa)qV3(m3/h)Dpw4(kPa)qV4(m3/h)Dpw5(kPa)qV5(m3

10、/h)H(mm)DH=H-H0(m)(m3/s)qV=SqVi(m3/s)%1324.87365.05386.23454.69493.87268.50.11850.00680.00690.94%2224.05264.23275.20323.87363.21259.00.10900.00550.00574.00%3133.12163.28144.00202.98222.47248.50.09850.00430.00443.28%264102.54112.66113.29132.42172.03241.30.09130.00350.00361.94%551.9471.9662.51101.8212

11、1.56232.70.08270.00280.00271.24%631.2051.1121.6351.1771.01218.80.06880.00170.00172.20%1）三角堰初始水位H0= 150 mm； 2）相對誤差 表4-2 任選 支路與 支路，將閥門開度調至半開狀態，調節總閥開度改變各支路的流量 實驗臺編號 次數 支路 支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對誤差Dpw1(kPa)qV1(m3/h)Dpw2(kPa)qV2(m3/h)H(mm)DH=H-H0(m)(m3/s)qV=SqVi(m3/s)%1423.71483.33223.80.07380.00210.00205.

12、59%2302.97332.64216.40.06640.00160.00162.03%3222.47242.16215.10.06510.00150.001315.04%4152.14181.83206.80.05680.00110.00112.44%5111.74131.43203.70.05370.00090.00095.88%681.39101.06197.30.04730.00070.00070.10%表4-3 任選 支路與 支路，將閥門開度調至3/4開度位置，調節總閥開度改變各支路的流量 實驗臺編號 次數 支路 支路三角堰水位堰頂淹深三角堰流量總流量相對誤差Dpw1(kPa)qV1(m3/h)Dpw2(kPa)qV2(m3/h)H(mm)DH=H-H0 (m)(m3/s)qV=SqVi(m3/s)%1404.38494.68228.70.07870.00240.00253.46%2293.51323.77224.10.07410.00210.00203.36%3172.62202.83217.50.06750.00170.00158.65%4112.01122.12210.90.06090.00130.001110.47%561.4681.46204.80.05480.00100.000817.59%630.9050.69197.3