流体流动阻力实验报告.docx

北 京 化 工 大 学化 工 原 理 实 验 报 告实验名称：流体流动阻力班 级：学 号：姓 名：同 组 人：实验日期： 2015-10-26 摘要：本实验通过测定流体在不同管路中流动时的流量qv、测压点之间的压强差ΔP，结合已知的管路的内径、长度等数据，应用机械能守恒式算出不同管路的λ‐Re变化关系及突然扩大管的?ζ-Re关系。从实验数据分析可知，光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数随Re增大而减小，并且光滑管的摩擦阻力系数较好地满足Blasuis关系式： 。突然扩大管的局部阻力系数随Re的变化而变化。目的及任务①掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。②测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。③验证湍流区内摩擦系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。④将所得光滑管λ-Re方程与Blasius方程相比较。基本原理直管摩擦阻力不可压缩流体，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。影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下：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相关，可表示为：△p=?(,,,ρ, μ, ε)引入下列无量纲数群。雷诺数 相对粗糙度 管子长径比从而得到令可得到摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。式中——直管阻力，J/kg；——被测管长，m；——被测管内径，m；——平均流速，m/s；——摩擦阻力系数。当流体在一管径为的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速科测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得到某一相对粗糙度下的λ-Re关系。湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内。对于光滑管，大量实验证明，当Re在范围内，与Re的关系式遵循Blasius关系式，即对于粗糙管，与Re的关系均以图来表示。层流的摩擦阻力系数局部阻力式中，ξ为局部阻力系数，其与流体流过管件的集合形状及流体的Re有关，当Re大到一定值后，ξ与Re无关，为定值。装置和流程本实验装置如图，管道水平安装，实验用水循环使用。其中No.1管为层流管，管径Φ(6×1.5)mm,两测压管之间的距离1m；No.2管安装有球阀和截止阀两种管件，管径为Φ(27×3)mm；No.3管为Φ(27×2.75) mm不锈钢管；No.4为Φ(27×2.75) mm镀锌钢管，直管阻力的两测压口间的距离为1.5m；No.5为突然扩大管，管子由Φ(22×3) mm扩大到Φ(48×3) mm；a1、a2为层流管两端的两测压口；b1、b2为球阀的两测压口；c1、c2表示截止阀的两测压口；d1、d2表示不锈钢管的两测压口；e1、e2表示粗糙管的两测压口；f1、f2表示突然扩大管的两测压口。系统中孔板流量计以测流量。操作要点启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其对应的切换阀，关闭其他开关阀和切换阀，确保测压点一一对应。系统要排净气体使液体连续流动。设备和测压管线中的气体都要排净，检验的方法是当流量为零时，观察U形压差计的两液面是否水平。读取数据时，应注意稳定后再读数。测定直管摩擦阻力时，流量由大到小，充分利用面板量程测取10组数据。测定突然扩大管、球阀和截止阀的局部阻力时，各取3组数据。本次实验层流管不做测定。测完一根管数据后，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。数据处理（1）、原始数据水温：24.3℃密度：1000kg/m3粘度：μ=1.3051）、不锈钢管 d=21mm l=1.50m序号12345678910V/m3.h-14.003.703.403.112.822.492.211.931.611.19ΔP/kPa7.186.245.424.633.913.142.552.031.490.902）、镀锌钢管 d=21.5mm l=1.50m序号12345678910V/m3.h-14.003.683.423.102.792.512.201.901.621.29ΔP/kPa10.458.897.726.395.244.293.342.531.901.303）、突然扩大 d1=15.5mm l1=140mm d2=42.0mm l2=280mmV/m3.h-13.802.791.68ΔP/kPa4.102.050.704）、层流管 d=2.9mm l=1.00mV/