流体流动阻力的测定讲解.docx

北京化工大学 实验：流体流动阻力的测定 实验摘要：流体阻力的大小关系到输送机械的动力消耗和输送机械的选择，测定流体流动阻力对化工及相关过程工业的设计、生产和科研具有重要的意义。本实验主要是测定不锈钢管（光滑管）和镀锌管(粗糙管)在不同流量下的压降和水的温度，测定突然扩大管在不同流量下的压降和水的温度，以及层流管在不同流量下的压降和水的温度。 三、实验目的及任务 1．学习直管阻力与局部阻力的测定方法。 2．学习计算并绘制直管摩擦系数?与Re的关系曲线的方法。 3．学习确定局部阻力系数?的方法。 4．测定直管的摩擦阻力系数?及突然扩大管和阀门的局部阻力系数?。 5．测定层流管的摩擦阻力。 6．将所得光滑管的?-Re方程与Blasius方程相比较。 7．?验证湍流区内摩擦阻力系数?为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数?? 四、实验原理 1、 直管摩擦阻力 (1)不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可用试验方法直接测定。 相关公式：h f=△P/ρ=λ（l / d）u2/2 ; Re=duρ/μ (2)改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re关系。 (3)在湍流区内λ=f（Re，ε/ d）。对于光滑管，大量实验证明，当Re在3×103~105范围内，λ和Re的关系遵循Blasius关系式，即 λ=0.3163 / Re0.25，对于粗糙管，λ和Re的关系均以图来表示。 2、 局部阻力 公式：h f=ξu2/2，式中，ξ为局部阻力系数，其与流体流过的管件的几何形状及流体的Re有关，当Re达到一定值后，ξ与Re无关，成为定值。 3、层流的摩擦阻力系数λ=64/Re. 五、实验装置流程图及主要测试仪器仪表 六、实验步骤： 1、 启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀，关闭其他的开关 阀和切换阀，保证测压点一一对应。 2、 排净系统中的气体以便使液体能连续流动。设备和测压管线中的气体都要排净，???察 U形压差计中两液面是否水平，如果水平说明系统中气体已经排净。 3、 测定光滑管和粗糙管摩擦阻力，先将流量从小到大慢慢增加，并观察U形压差计中两 液面差，当液面差达到最大并等数据稳定后记录第一组数据，即此时的液体流量和压差。接着将流量由大到小，每相差0.3m3/h左右侧一组数据。充分利用面板量程测取10组数据，然后再由小到大测取几组数据，以检查数据的重复性（不记录数据）。测定突然扩大管、球阀和截止阀的局部阻力时，各测取3组数据，具体步骤与侧量光滑管和粗糙管相同。注意在记录整个实验的第一组数据时记录一次液体温度，记录最后一组数据时记录一次温度。 4、 测完一根管的数据后，应将流量调节阀关闭，观察压差计的两液面是否水平，水平时 才能更换另一条管路，否则全部数据无效。同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要关严，防止内漏。 七．实验数据记录 1.（1）光滑管数据：l=1.500m, d=21.0mm，初始压降△P=-0.02 kPa 实验次数体积流量qv/(m3/h)压强变化△P/(kPa)水温T/(oC)10.610.2819.520.710.3619.530.820.4619.540.970.6319.551.180.9019.761.471.2819.871.922.0819.982.443.1620.093.576.2020.0104.9311.0620.1（2）粗糙管数据：l=1.500m, d=21.5mm，初始压降△P=-0.02 kPa 实验次数体积流量qv/(m3/h)压强变化△P/(kPa)水温T/(oC)10.640.3820.820.750.5020.830.860.6320.941.000.8220.951.241.2221.061.511.7421.171.932.7621.382.524.5421.493.679.3321.5104.8716.2221.62.突然扩大管数据：d1=16.00mm, d2=42.00mm，初始压降△P=0.00 kPa 实验次数体积流量qv/(m3/h)水温T/(oC)压强变化△P/(kPa)11.5422.21.0423.132