流体阻力实验报告.docx

化工基础实验报告实验名称流体阻力实验组班级化11姓名李瑾学号 2011011792成绩实验时间 2012/12/8同组成员曹力威张鹏翀一、实验目的1、测定湍流状态光滑管、粗糙管的λ随Re变化关系； 2、测定湍流状态突扩管、截止阀、球阀的ζ值；3、测定层流状态直管道的λ随Re变化关系；4、测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线；5、测定单级离心泵出口阀开度一定时的管路特性曲线；6、测定孔板流量计的孔流系数C0随Re变化关系。二、实验原理1．流体阻力测定流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的作用产生摩擦阻力；在流经弯头、阀门等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。这些能量损失都表现为机械能的减少，结合因次分析用hf表示如下：直管流体阻力：管道局部阻力：式中： λ——直管摩擦阻力系数，λ=F（Re,ε/d）ζ——管道局部阻力系数，ζ= F（Re，形状）对水力学光滑管道：λ=0.3163/Re0.25对层流管道：λ=F（Re）≈64/Re2．离心泵及管路特性曲线测定离心泵的性能参数取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速。泵的性能参数扬程、轴功率、效率随流量的变化关系，即He～Q、N轴～Q、η～Q称为离心泵的特性曲线。该特性曲线需由实验测得，计算如下：mH2OkWQ=3600×qvm3/h管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H（即从A到B流体机械能的差值+阻力损失）随流量Q的变化关系。本实验中任何一个流量点都是工作点，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：mH2O虽然计算方法相同，但二者操作截然不同。测量He时，需要固定转速，通过调节阀门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。3．孔板流量计标定孔板流量计制造方便，不易堵塞，在生产中使用广泛。其流量计算公式为：m3/s式中：A0——孔口面积；C0——孔流系数，受雷诺数、孔口与管道面积比影响，通过实验求得；ΔP——孔板前后压强差，Pa。三、实验装置与流程图1、流体阻力实验流程1、水箱 2、离心泵 3、涡轮流量计 4、层流水槽 5、层流管 6、截止阀 7、球阀 8、光滑管 9、粗糙管 10、突扩管 11、孔板流量计 12、流量调节阀装置中的有关尺寸：光滑管（不锈钢管）l=1.5m，di=0.021m；粗糙管（镀锌钢管）l=1.5m，di=0.023m；层流管 l=1.2m，di=0.003m；截止阀与球阀di=0.021m； 突然扩大 d小=0.016m，d大=0.042m；离心泵进出口压力表表心垂直距 ΔH=0.25m；孔板孔口面积 A0=4.52×10-4 m2。四、操作注意事项测定实验数据前，务必排净管路系统中的空气。测定直管湍流状态的阻力时，流量最好在0.8～7m3/h之间，以保证涡轮流量计的测量精度。注意不要超过压力传感器测量上限。不得急速开关阀门，以防损坏设备。五、数据记录表1：光滑管沿程阻力原始数据表2：粗糙管沿程阻力原始数据水温：18.2水温：19.0组数流量Q/m3/h压力差/kPa组数流量Q/m3/h压力差/kPa10.840.3910.830.4421.120.6521.230.9331.461.0031.751.8241.791.4341.972.4552.091.8652.233.0562.452.4962.523.9372.783.1372.814.8683.043.6083.085.7893.344.3893.396.99103.665.14103.677.83113.895.73113.989.31124.256.68124.2710.68134.527.58134.5512.12144.868.63144.9414.02155.149.56155.2615.70165.5411.01165.5517.48176.1813.35175.8119.20186.5415.08186.0520.71表3：局部阻力原始数据水温：20.1突扩管截止阀球阀流量/m3/h压降/kPa流量/m3/h压降/kPa流量/m3/h压降/kPa1.170.280.922.450.900.333.462.241.859.633.232.425.425.873.1925.805.426.17六、实验结果与讨论1、测定湍流状态光滑管、粗糙管的λ随Re变化关系；以光滑管第一组数据为例，水在20.0℃时密度,粘度为,利用管径可计算出流速：流速为0.674m/s,由此可以计算出雷诺数：雷诺数为14051.4根据伯努利方程拓展式和范宁公式：同时将带入，有:将数据代入，得到第一组阻力系数为0.0241使用公式：得到相对粗糙度为0.002229如此处理光滑管的数据，得到：序号Q/