流体阻力实验MicrosoftWord文档..docVIP

实验 流体流动实验 1 实验目的1）掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。 （2）识别组成管路的各种管件、阀门的结构、使用方法和性能。 （3）学习压差计、流量计法摩擦系数?与雷诺数Re的?与Re二者间的关系。 （5）测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。 2 基本原理 直管摩擦系数?与雷诺数Re的测定 流体具有粘性， （1.1） （1.1）式中：hf—压头损失，J/kg；L—两压点间直管长度m；d—直管内径m；λ—摩擦阻力系数u—流体流速m/s；ΔPf—直管阻力引起的压降N/m2；ρ—流体密度kg/m3。 将（1.1）式经适当变形，可以得到摩擦系数的表达式，即： （1.2） 雷诺准数定义式如下： （1.3） （1.2）式中：μ—流体粘度Pa.s。 在管壁粗糙度、管长管径一定的条件下本实验，改变水流量，测得流量下的ΔPf值，L、d、u和ρ（对一定流体来说，ρ和μ都是温度的函数，可以根据流体的种类及温度从手册中查出）一同带入式（1.2）和（1.3），将能够分别求出λ和Re，λ与Re的关系并绘制二者关系曲线。2.2 测定局部阻力系数 局部阻力系数的测定 （1.4） 式（1.4）中：hf—局部阻力引起的能量损失，Jkg；ΔPf—局部阻力引起的压强降，Paρ—流体密度kg/m3；ξ—局部阻力系数，无因次； u—流体流速m/s。 将（1.4）适当整理后，有： （1.5） 局部阻力引起的压强降ΔPf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图1.1 局部阻力测量取压口布置图 对于开口位置，有： ； （1.6） 那么，对于ab，bc，ab和bc之间的压降关系有： ； （1.7） 对于区间a~a，有： ~b，有： （1.9） 联立式（）和（），： 为了实验方便，（PbPb）为近点压差，（PaPa）为远点压差其数值用差压传感器。 实验装置 图 流动过程综合实验1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口压力表；5、16-缓冲罐； 6、14-测局部阻力近端阀；7、15-测局部阻力远端阀；8、17-粗糙管测压阀；9、21-光滑管测压阀；10-局部阻力阀；11-文丘里流量计（孔板流量计）；12-压力传感器；13-涡流流量计；18、32-阀门；20-粗糙管阀；22-小转子流量计；23-大转子流量计；24阀门；25-水箱放水阀；26-倒U型管放空阀；27- 倒U型管；28、30-倒U型管排水阀；29、31-倒U型管平衡阀 2 主要设备与仪器光滑管管径d0.008 m，管长L1.708 m，不锈钢粗糙管管径d0.01 m， 管长L1.713 m，不锈钢局部阻力d=0.015 m 4 实验步骤与注意事项 1流体阻力测量实验步骤 槽向槽内注水水满为止关闭所有流量调节阀启动离心泵光滑管阻力测定a. 关闭粗糙管路阀门，将光滑管路阀门全开，在流量为零条件下，打开通向倒置U型管的进水阀，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡需要进行赶气泡操作。导压系统如图所示。 图3 导压系统示意图 3/4-排水阀； 11-U型管进水阀；12-压力传感器；26-U型管放空阀；27-U型管 操作方法如下： 加大流量，打开U型管进出水阀11，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已，将流量调节阀24关闭，U型管进出水阀11关闭，慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀26后，分别缓慢打开阀3阀4，使液柱降至中点上下时马上关闭，管内形成气—水柱，此时管内液柱高度差不一定应为零然后关闭放空阀26，打开U型管进出水阀11，此时U型管两液柱的高度差应为零（1～2 mm的高度差可以忽略），如不为零则表明管路中有气泡存在，需要重复进行赶气泡操作。b. 该装置两个转子流量计并联连接，根据流量大小选择不同量程的流量计测量流量。 c. 差压变送器与倒置U型管亦是并联连接，用于测量压差，小流量时用倒置型管压差计测量，大流量时用差压变送器测量。应在最大流量和最小流量之间进行实验，一般测取15～20组数据。 注：在测大流量的压差时应关闭U型管的进出水阀11，防止水利用U型管形成回路影响实验数据。 （3）粗糙管阻力测定关闭光滑管阀，将粗糙管阀全开，粗糙管阻力测量方法同前从小流量到最大流量，测取15～20组数据。 （4）局部阻