流体阻力实验报告材料.docx

流体流动阻力的测定 - PAGE 9 - 北京化工大学 北京化工大学 化工原理实验报告 实验名称： 流体流动阻力测定 班 级： 化工10 学 号： 2010 姓 名： 同 组 人： 实验日期： 2012.10.10 流体阻力实验 一、摘要 通过测定不同阀门开度下的流体流量，以及测定已知长度和管径d的光滑直管和粗糙直管间的压差，根据公式，其中为实验温度下流体的密度；流体流速，以及雷诺数（为实验温度下流体粘度），得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re下的λ值，通过作双对数坐标图，可以得出两者的关系曲线，以及和光滑管遵循的Blasius关系式比较关系，并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数。由公式可求出突然扩大管的局部阻力系数，以及由求出层流时的摩擦阻力系数，再和雷诺数Re作图得出层流管关系曲线。 关键词：摩擦阻力系数 局部阻力系数 雷诺数Re 相对粗糙度ε/d 二、实验目的 1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法； 2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ； 3、测定层流管的摩擦阻力系数λ； 4、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数； 5、将所得光滑管的λ-Re方程与Blasius方程相比较。 三、实验原理 1、直管阻力损失函数：f（hf，ρ，μ， l，d，ε, u）=0 应用量纲分析法寻找hf（ΔP /ρ）与各影响因素间的关系 1）影响因素 物性：ρ，μ 设备：l，d，ε 操作：u（p,Z） 2）量纲分析 ρ[ML-3]，μ[ML-1 T-1]， l[L] ，d[L]，ε[L]，u[LT-1]， hf [L2 T-2] 3）选基本变量（独立，含M，L，T） d，u，ρ（l，u，ρ等组合也可以） 4）无量纲化非基本变量 μ：π1＝μρaubdc [M0L0T0] =[ML-1 T-1][ML-3]a[LT-1]b[L]c ? a=-1,b=-1,c=-1 变换形式后得：π1＝ρud /μ l: π2＝l/d ε: π3＝ε/d hf: π4＝hf /u2 5）原函数无量纲化 6）实验 摩擦系数： 层流圆直管（Re2000）：λ=φ（Re）即λ=64/Re 湍流水力学光滑管（Re4000）：λ=0.3163/Re0.25 湍流普通直管（4000Re临界点）：λ=φ（Re,ε/d）即 湍流普通直管（Re临界点）：λ=φ（ε/d）即 2、局部阻力损失函数 局部阻力系数： 考虑流体阻力等因素，通常管道设计液速值取1～3m/s，气速值取10～30m/s。 大多数阀门：顺时针旋转是关闭，逆时针旋转是打开。 四、实验流程 层流管：；突然扩大管：；粗糙管：；光滑管：。 操作装置图如下： 五、实验操作 1、关闭流量调节阀门，启动水泵； 2、调整阀门V1～V5开关，确定测量管路； 3、打开对应引压管切换阀门和压差传感器阀门，进行主管路、测压管路排气； 4、排气结束，关闭传感器阀门，检查其数值回零，否则继续排气； 5、确定量程，布点，改变水流量测多组数据； 6、所有参数在仪表柜集中显示，水流量/m3?h-1，压降/kPa，温度/℃； 7、层流实验水流量由量筒和秒表测出； 8、测完所有数据，停泵，开传感器排气阀，关闭切换阀门； 9、检查数据，整理好仪器设备，实验结束。 六、实验数据处理 原始数据如下表： ρ（kg/m3）=998.2 μ(mPa.s)=1.005 T=20.6℃ 光滑管 l=1.5m d=21.5mm T=21.6℃ 粗糙管 l=1.5 d=21.5mm 序号 流量 qv/m3?h-1 压降 Δp/pa 流量 qv/m3?h-1 压降 Δp/pa 1 4.10 7314.5 4.12 10468.0 2 3.55 5580.0 3.55 7748.7 3 3.05 4225.5 3.05 5739.5 4 2.58 3058.7 2.55 4054.5 5 2.21 2265.8 2.20 3046.7 6 1.85 1608.8 1.86 2179.6 7 1.50 1065.2 1.50 1448.2 8 1.16 643.2 1.15 869.4 9 0.85 349.3 0.84 482.5 10 0.65 205.5 0.65 284.5 突然扩大管 T=22.5℃ d=15.6m