实验1 流动过程综合实验实验1 流动过程综合实验.doc

实验1 流动过程综合实验 实验1-1 流体阻力测定实验 一、实验目的 ⒈学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数(的测定方法。 ⒉掌握直管摩擦系数(与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。 ⒊掌握局部阻力的测量方法。 ⒋学习压强差的几种测量方法和技巧。 ⒌掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验内容 ⒈测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数(。 ⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数(与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线。 ⒊在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。 三、实验原理 ⒈直管摩擦系数(与雷诺数Re的测定 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系： hf = = （1-1） λ= （1-2） Re = （1-3） 式中：管径，m ； 直管阻力引起的压强降，Pa； 管长，m； 流速，m / s； 流体的密度，kg / m3； 流体的粘度，N·s / m2。 直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u（流量V）之间的关系。 根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（1-3）计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。 ⒉局部阻力系数的测定 （1-4） （1-5） 式中：局部阻力系数，无因次； 局部阻力引起的压强降，Pa； 局部阻力引起的能量损失，J／kg。 图1-1 局部阻力测量取压口布置图 局部阻力引起的压强降 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口a-a和b-b＇，见图1-1，使 ab＝bc ； a＇b＇＝b＇c＇ 则 △Pf，a b ＝△Pf，bc ； △Pf，a＇b＇= △Pf，b＇c＇ 在a~a＇之间列柏努利方程式： Pa－Pa＇ =2△Pf，a b+2△Pf，a＇b＇+△P＇f （1-6） 在b~b＇之间列柏努利方程式： Pb－Pb＇ = △Pf，bc+△Pf，b＇c＇+△P＇f = △Pf，a b+△Pf，a＇b＇+△P＇f （1-7） 联立式(1-6)和(1-7)，则： ＝2(Pb－Pb＇)－(Pa－Pa＇) 为了实验方便，称(Pb－Pb＇)为近点压差，称(Pa－Pa＇)为远点压差。用差压传感器来测量。 四、实验装置 ⒈本实验共有八套装置，第1~6套实验装置用图1-2所示的实验装置流程图，第7~8套实验装置用图1-3所示的实验装置流程图。 在图1-2中， 光滑管阻力系数流程：A→B（C→D）→E→F→G→H→J→M→N→P； 粗糙管阻力系数流程：A→B（C→D）→E→F→G→H→K→L→O→P；（C→D）为流量小于2 m3/h 时的流程。 ⒉ 流量测量：在图1-2中由转子流量计和涡轮流量计测量，在图1-3中由转子流量计测量。 ⒊ 直管段压强降的测量：差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。 图1-2 第1~6套流动过程综合实验装置流程图 ⑴离心泵；⑵—大流量调节阀；⑶—小流量调节阀；⑷—被标定流量计；⑸—转子流量计；⑹—倒U管； ⑺⑻⑽—数显仪表；⑼—涡轮流量计； ⑾—真空表；⑿—流量计平衡阀；⒁—光滑管平衡阀； ⒃—粗糙管平衡阀；⒀—回流阀；⒂—压力表；⒄—水箱；⒅—排水阀；⒆—闸阀；⒇—截止阀； ［21］—变频器；a—出口压力取压点；b—吸入压力取压点；