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1、1一、柏努利方程演示实验1 实验目的熟悉流动体中各种能量和压头的概念及其互相转换关系，在此经验基础上掌握柏努利方程。2 基本原理2.1 流体流动时机械能流体在流动时具有三机械能：即位能、动能、压力能。这三种能量可以互相转换。当管路条件改变时（如位置高低，管径大小） ，它们会自行转换。如果是粘度为零的理想流体，由于不存在机械能损失，因此在同一管路的任何二个截面上，尽管三种机械能彼此不一定相等，但这三种机械能总和是相等的。2.2 机械能的转换对实际流体来说，因为存在内摩擦，流动过程中总有一部分机械能因摩擦和碰撞而消失，即转化成了热能。而转化为热能的机械能，管路中是不能恢复的。对实际流体来说，这部分
2、机械能相当于是被损失掉了，亦即两个截面上的机械能的总得是不是相等的，两者的差额就是流体在这两个截面之间因摩擦和碰撞转换成为热的机械能。因此在进行机械能衡算时，就必须将这部分消失的机械能加到下游截面上，其和才等于流体在上游截面上的机械能总和。2.3 机械能的表示上述几种机械能都可以用测压管中的一段液体柱的高度来表示。在流体力学中，把表示各种机械能的流体术高度管之为“压头” 。表示位能的，管为位压头：表示动能的，称为动压为（或速度头） ；表示压力的，称为静压头；已消失的机械能，称为损失压头（或摩擦压头） 。这里所谓的“压头”系指单位重量的流体所有的能量。2.4 静压头当测压管上的小孔（即测压孔的中
3、心线）与水流方向垂直进，测压管内液柱高度（从测压孔算起）即为静压头，它反映测压点处液体的压强大小。测压孔处液体的位压头则由测压孔的几何高度决定。2.5 动压头当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增2加的液位高度，即为测压孔处液体的动压头，它反该点水流动能的大小。这时测压管内液位总高度以则为静压头与动压头之和，我们称之为“总压头” 。2.6 压头损失任何两上截面上位压头、动压头、静压头三者总和之差即为损失压头，它表示液体流经这两个截面之间时机械能的损失。3 实验装置实验设备由玻璃管 4、测压管 1216、活动测压头 69、水槽 1、水泵 2等组成。活动测压头的小管端部
4、封闭，管身开有小孔，小孔位置与玻璃管中心线平齐，小管与测压管相通，转动活动测压头就可以测量动、静压头。管路分成五段，由三个不同直径的玻璃管所组成。流体流量由流量计调节阀 10 和流量计进行垃圾和观察。1-水槽 2-水泵 3-旁通阀 4 玻璃实验管 5,6,7,8,9-测压头 10-流量调节阀 11-流量计 12,13,14,15,16-测压管 17-排水阀图 1 柏努利方程演示实验装置111109876542317121314151634 实验操作4.1 关闭流量调节阀 10，旋转测压管，观察并记录个测压管中的液位高度 H。4.2 开动循环水泵 2，开流量调节阀 10 至一定大小，将测压孔转到
5、正对水流方向及垂直水流方向，观察并记录各测压管相应的液位高度 H1。4.3 不改变测压孔位置，继续开大流量调节阀 10，观察测压管液位变化。并记录各测压管液位的相应高度 H2。操作测压点H 值12345阀 10测压孔轴线方向1H关任意正对水流 2H1开 与水流方向垂直正对水流 3H2再开大 与水流方向垂直四、思考题1、关闭 A 阀，各测压管旋转时，液位高度有无变化？这一现像说明什么？这一高度的物理意义又是什么？2、当测压孔正对水流方向时，各测压管的位高度 H 的特理意义是什么？3、为什么 HH1（对同一点面言）？为什么距离水槽越远， （H1- H2）的差值越大？其物理竟义是什么？4、测压孔正对
6、水流方向，开大阀 A，流速增大，动压头增大，为什么测压管位反而下降？5、将测压孔由正对水流方向，转至与水流方向垂直，为什么各测压管的液位下降？下降的液位代表什么压头？2、3 两点及 4、5 两点各自下降的液体是否相等？这一现象说明了什么？4二、 节流调速回路性能实验一、实验目的一、实验目的 1了解节流调速回路的构成，掌握其回路的特点。 2通过对节流阀三种调速回路性能的实验，分析它们的速度负载特性， 比较三种节流调速方法的性能。 3通过对节流阀和调速阀进口节流调速回路的对比实验，分析比较它们的调 速性能。二、实验原理二、实验原理 原理图见图 4-1 1通过对节流阀的调整，使系统执行机构的速度发生
7、变化。 2通过改变负载，可观察到负载的变化对执行机构速度的影响。三、实验仪器三、实验仪器 QCSOO3 教学实验台，秒表图 4-1 节流调速回路的速度负载特性实验原理图5四、实验内容四、实验内容 1采用节流阀的进口节流调速回路的调速性能。 2采用节流阀的出口节流调速回路的调速性能。 3采用调速阀的进口节流调速回路的调速性能。五、实验原理图及说明五、实验原理图及说明 整个实验系统分为两大部分：实验回路部分和加载回路部分。左边部分为实 验回路，油缸 19 为工作油缸，通过调节节流阀 7、8、9 及单向调速阀 6 的开口 大小，可分别构成三种节流调速回路。电磁换向阀 3 用于油缸 19 换向，溢流阀
8、 2 起限压和溢流作用；右边部分为加载回路，油缸 20 为负载油缸（注意：加载时 一定要是油缸 20 无杆腔进油） ，负载的大小由溢流阀 11 调节。六、实验步骤六、实验步骤(参考实验系统原理图) 本实验主要需解决的问题是：各种调速回路如何构成，主油缸运动速度的调 节，如何加负载及负载大小的调节。 1进口节流调速回路 1）实验回路的调整 a) 将调速阀 6、节流阀 9 关闭、节流阀 7 调到某一开度,回油路节流阀 8 全开。 b) 松开溢流阀 2，启动液压泵 1，调整溢流阀，使系统压力为 4MPa 。 c) 操纵电磁换向阀 3，使主油缸 19 往复运动，同时调节节流阀 7 的开 度，使工作缸活
9、塞杆运动速度适中（使油缸 19 空载时向右运动全程 时间为 4S 左右） 。 d) 检查系统工作是否正常。退回工作缸活塞。2）加载回路的调整 （1） 松开溢流阀 11，启动油泵 18。 （2） 调节溢流阀 11 使系统压力为 0.5MPa。 （3） 通过三位四通电磁换向阀 17 的切换，使加载油缸活塞往复运动 3 5 次，排除系统中的空气，然后使活塞杆处于退回位置。 3）节流调速实验数据的采集 （1）伸出加载缸活塞杆，顶到工作缸活塞杆头上，通过电磁换向阀 3 使 工作缸 19 活塞杆推着加载缸 20 活塞杆一起向右运动。测得工作缸 19 活塞杆全程运动时间。退回工作缸活塞杆。 （2）通过溢流阀
10、 11 调节加载缸的工作压力 P12-3（每次增加 0.5MPa，重复 步骤（1） ，逐次记载工作缸活塞杆全程运动时间，直至工作缸活塞杆 推不动所加负载为止。 （3）操纵换向阀 3，11 使油缸 19，20 的活塞杆缩回，松开溢流阀 2、11，停油泵 1、18。62节流阀的出口节流调速回路 将节流阀 6、9 关死，阀 7 全开，阀 8 调到某一开度，其余同方法与步骤同 实验 1 3调速阀的进油节流调速回路 将节流阀 7、9 关死，阀 8 全开，阀 6 调到某一开度，其余同方法与步骤同 实验 1七、实验报告七、实验报告 1根据实验数椐，画出三种调速回路的速度负载特性曲线。 2分析比较节流阀进油节
11、流调速回路、节流阀出口节流调速回路和调速阀 进油节流调速回路的性能。八、思考题八、思考题 1那种调速回路的性能较好？ 2进油路采用调速阀节流调速时，为何速度负载特性变硬？而在最后速 度却下降的很快？指出实验条件下，调速阀所适应的负载范围（可与节流 阀调速时的速度负载特性曲线比较） 。 实验数据记录实验数据记录节流方法系统压 力(MPa)进入油缸 的流量 (L/min)负载压 力(MPa)负载(N)油缸运 动时间 (s)油缸运 动速度 (mm/s)速度-负载曲线节流阀进油 节流(用坐标纸绘)节流阀回油 节流7调速阀进油 节流节流阀旁路 节流油缸行程=230mm, 油缸无杆腔面积=54.95cm2, 油缸有杆腔面积=12.56cm2
