1260.A多孔软管压力分布特性实验研究 毕业论文.doc
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1、 多孔软管压力分布特性实验研究XXX大学毕业论文题目:多孔软管压力分布特性实验研究 学 院: 水利建筑工程学院 专 业: 农业水利工程 班 级: 姓 名: 学 号: 指导教师: 完成日期: 目 录摘要一、前言1.1课题来源及研究的目的和意义.11.2多孔软管的研究现状.2二、多孔软管简述2.1 多孔管类型.42.2 多孔管开孔方式.42.3 多孔管流动机理.4 2.4 多孔管流动机理影响因素分析.5三、实验装置、实验方法及实验数据分析3.1实验研究内容.63.1.1沿程压力的测量.63.2实验装置.73.3实验方法.73.4实验中应注意事项.83.5试验数据处理及结果分析.8 3.5.1坡度对
2、多孔管沿程压力分布的影响.8 3.5.2首端压强对多孔管沿程压力分布的影响.103.5.3孔距对多孔管沿程压力分布的影响.113.5.4管长对多孔管沿程压力分布的影响.11四、多孔软管压力分布特性的理论分析4.1 压力分布特性的理论分析.134.2实验验证.16五、结论. 17六、致谢.19七、参考文献.20摘 要在农业、化工、电力等领域中,往往需要一种均匀分布流体的装置,多孔管就是典型的将主流经侧壁小孔,沿轴向流道均匀地流出的分配装置,如径向催化反应器分布器、流化床多管式气流分布器、板式换热器、锅炉的送风管和集箱等。由于多孔管的广泛应用及其重要性,说明了它具有一定的研究价值,本文主要对多孔软
3、管压力分布特性作简单介绍。本次试验主要是研究多孔管沿程压力分布规律,分别研究了坡度,首端压强,孔距及管长对多孔管沿程压力分布规律的影响。沿多孔软管每隔一定距离装置一个侧压管,通过读取侧压管读数来获得沿程压力。其中主要是通过让其他参数不变,只让坡度,首端压强,孔距,管长中一个参数发生变化的方法来进行试验。通过试验,分析实验结果得出结论如下:(1)平坡时,多孔软管沿程压力由首端到末端逐渐减小;顺坡时,随着坡度的增大,起始端压力逐渐减小,末端压力逐逐增大 ,坡度达到一定大时,末端压力大于首端压力,软管沿程压力逐渐增大;逆坡时,压力也是沿程逐渐减小,相比平坡,软管首端压力更大,末端更小,变化更明显。且
4、逆坡越大,软管沿程压力减小的越快。(2)随首端压强的增大,多孔软管沿程压力均增大,且沿程压力的增大程度大致相同,从起始端到末端的压力变化趋势更小,即使其压力分更均匀。(3)多孔软管的孔距越大,多孔软管沿程压力就越大,这是因为孔距增大,开孔率减小,导致多孔管内压力急剧升高。而孔距的越大,压力的分布就越均匀。(4)随管长的减小,多孔管的沿程压力增大,当管长减小到一定时,多孔管的沿程压力急剧升高,这是由于管长变小,孔距不变,导致出水孔减少,出水量急剧减小,而管道进水量不变,进口水的压力不变,所以导致管道沿程压力急剧升高;对其分布规律的影响:多孔管越短,其压力分布就越均匀。关键词:多孔软管 侧压管 流
5、体 分配装置 压力分布 坡度 首端压强AbstractIn the chemical, electrical, ventilation, and other fields, often requires a uniform distribution of fluid devices, perforated pipe is a typical mainstream of the wall will be small holes along the axial flow evenly out of the distribution of devices, such as radial reacti
6、on For distribution, fluidized bed multi-tube air distribution, plate heat exchanger, the air supply of the boiler and set me, and so on. Because of the extensive application of porous and importance that it has a value of research, this paper on the distribution of porous pressure hose for a brief
7、introduction. The pilot study is perforated pipe along the distribution of pressure, respectively, on a slope, the first-pressure, Kongju and the ministers of the perforated pipe along the pressure on the distribution of the impact. Along the porous hose at a certain distance of a lateral pressure o
8、f the device, read by the side of the pressure readings of the pressure to get along. Let them mainly through the other parameters remain unchanged, only slope, the first-pressure, Kongju, the parameters of a change in the approach to testing. Through testing, analysis of results concluded as follow
9、s: (1)-slope, along the porous hose pressure from the first front-end decreased; Shunpo, as the slope increases, start-pressure gradually decreases, by the end of the pressure by increasing the gradient up to a certain Large, the pressure is greater than the end of the first-pressure hose along the
10、pressure is gradually increasing; reverse slope, along the pressure is gradually decreased, compared with-slope, the first-pressure hose bigger, smaller terminal, changes More obvious. And the greater the reverse slope, reduce the pressure hose along the way sooner. (2) With the increase of first-pr
11、essure, pressure along the porous hoses are increasing, and the increasing pressure along roughly the same level, starting from the pressure of front-end trend is smaller, even if their pressure points more evenly . (3) of Kongju more porous hose, the hose along the porous greater the pressure, whic
12、h is increasing because of Kongju, opening rate of decrease, leading to the porous pressure increased dramatically. Kongju and the greater the pressure more evenly distributed. (4) With the decrease of the long, porous of the increased pressure along the way, when reduced to a certain length of time
13、, the perforated pipe along the pressure increased dramatically, it is because of the long smaller, resulting in reduced water hole , A sharp decrease of water, and water into the pipeline unchanged, imports water pressure remains unchanged, resulting in a sharp pressure along the pipeline increased
14、 its distribution of the impact: porous of the shorter, more uniform distribution of pressure.Keywords: porous hose ; side of the fluid pressure ; distribution devices; pressure distribution;gradient;first-pressure多孔软管压力分布特性实验研究一、 前言1.1课题来源及研究的目的和意义本论文为“国家自然科学基金资助项目(50369003)”课题中的一部分。我国农村供水的突出问题是农田灌
15、溉供水不足。目前全国农田受旱面积约 3 亿多亩。气候干旱、降水稀少、水资源不足、水土流失严重、生态环境脆弱是新疆干旱地区的主要自然特征。该地区全年平均降水量仅为147mm,平均蒸发量却高达1512mm。水资源短缺已成为新疆工农业生产发展和恢复生态平衡的最重要的制约因素1。为此发展微灌技术成为了21世纪的必然趋势,而多孔软管作为微灌技术的一项 ,具有一定的研究价值。今后,随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高,用水量将日益增大,水资源供需矛盾将进一步加剧。近年来,为了缓解水资源的供需矛盾,促进工农业持续、稳定发展,改善生态环境,新疆大力推广了节水灌溉技术,产生了较好的经济、社会和生态效益。但目
16、前研究推广的节水灌溉技术所用水源多为井水,存在首次投资大、运行成本高、对水质的要求较高等缺陷,对具有高附加值的作物较为适用。多孔软管微灌技术是在生产实践中探索创造的一种节水灌溉技术,在新疆得到了大面积推广应用。该技术主要通过灌溉渠道与大田的水位差和地面的自然坡降,利用干管、支管、毛管三级软管实现自流灌溉。多孔软管微灌与传统的地面灌溉相比,不必占用大量耕地修建田间土渠,节省了有限的土地资源,有效的提高了土地的利用效率;同时节约了用水、降低了劳动强度,可以实现规模化灌溉。自压软管微灌与加压喷灌、微灌相比,因其对水质的要求不高,可直接引用渠水,不用加压,降低了高额的首部投资,省去了大量的电力消耗,节
17、约了能源,增效明显,易被广大农民职工接受使用,适合在渠灌农业区推广应用2,3。多孔软管微灌作为地面灌溉向膜下滴灌和渗灌发展的一种过渡形式,在目前技术水平尚不高、经济实力还比较弱的情况下,可直接利用农田现有渠系,在一定的地形条件下具有较高的实用价值。但从目前全疆各地使用这一技术的情况看效果有好有坏,个别地方没有成功,主要是没有一套比较成熟的技术和规范。自压微水头软管的水力性能受地形和软管加工技术的影响很大,同时它要求软管内水流的压力水头变化范围比较小。如果多孔软管的沿程压力水头变化大,则不但灌水均匀度会降低,而且在压力水头较高处软管有可能因为超过容许应力而破坏,导致系统失效。为此我们进行了多孔软
18、管水力性能试验,结合理论分析了自压软管压力水头沿长度的变化规律,以期能够指导自压软管微灌技术的设计、施工和运行管理。1.2 多孔管的研究现状多孔管就是典型的将主流经侧壁小孔,沿轴向流道均匀地流出的分配装置,如径向催化反应器分布器、流化床多管式气流分布器、板式换热器、锅炉的送风管和集箱等。这类设备的操作状况、经济性、安全性等,在很大程度上取决于流体分配的均匀程度。因此,在研制众多的工程设备中,设备内的流体力学行为是首先必须解决的问题之一4。长期以来,多数相关研究都只是涉及均匀开口,并且假设多孔管孔口出流是均匀的。这就导致了很多理论工作的进一步推导陷入了误区,甚至所产生的误差还发生了误差累积。同时
19、多数学者研究的主要对象(多孔管)的长度一般很短,大多数不超过 1 米长,管道上的开孔数目也不是很多。也没有将管道铺设的坡度因素考虑进去,多数研究实验或者研究控制体都是在平破情况下进行的5。一维模型一直是流体均布理论或多孔出流理论的基础,一维流动理论也是多孔管长期采用的理论,并已积累了相当的实验数据和工程应用经验。该模型简化过程引起的误差都归并为两个实验系数进行修正,其简便实用使其在工程中具有相当的生命力,今后仍将是分支流理论的研究基础。导致一维模型计算误差的主要问题是理论模型的简化依赖于动量交换系数和摩阻系数对其的修正。现在的研究基本上是建立在实验测量多孔管分布器的摩擦系数、动量交换系数、穿孔
20、阻力系数等这些基础性的实验数据,理论模型的求解也只得在常系数条件下进行。由于工程实际中均为变系数情况,所以,变系数条件下的解析解一直是流体均匀分布研究的主要难题和研究者努力达到的方向,具有极重要的工程价值和理论意义。因此,研究两个系数的随流速的变化规律,一些重要的实验数据互不相关,甚至相互矛盾的现象是提高理论预测精度的重要途径6。消除理论模型简化过程带来的误差是理论上深化的主要问题,这有两条途径: (1)研究一维模型误差的来源和消除的方法;(2)应用三维流动模型。应用三维模型,除缺乏必要的实验数据外,一个合理的理论模型的建立还有相当的困难。另外,即使建立三维模型,通过求解三维流场的方法,在理论
21、上也过于复杂,很难被各领域的工程界所接受。未来的工作除在更大范围内测量分支流系统的动量交换系数、摩阻系数 穿孔阻力系数等基础性实验数据外,变系数理论和幂速度分布理论还有待进一步引入到合流、分合流组合流动系统中7。早期的研究者应用总体能量衡算法,导出了以伯努利方程或热力学第一定律为基础的机械能守恒方程。但是,McNawn 的实验显示,分流后的机械能可能大于来流的机械能。显然,这明显违反热力学第一定律的现象是由于伯努利方程以单位质量进行计算,而第一定律的能量守恒是建立在总能量守恒基础上的。当流体流人孔口后,低能的边界层流体经孔口流出,而相对较高能量的主流留在主管内,形成了能量的重新分布。但是,如果
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