流体阻力测定实验.doc

流 体 阻 力 测 定　实 验 实　验　指 导 书 环境与市政工程学院 ２015年１１月 一、实验目的: 1。学习直管摩擦阻力,直管摩擦系数的测定方法。 2。掌握直管摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。 3、掌握局部摩擦阻力,局部阻力系数的测定方法。 4、学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。 二、实验内容: 1。测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数。 2。测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系曲线。 ３。测定管路部件局部摩擦阻力和局部阻力系数。 三、实验原理: 1、直管摩擦系数?与雷诺数Re的测定: 直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数,即,对一定的相对粗糙度而言,、 流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时,其管路阻力引起的能量损失为:　 　 　 　 　 　 　 　 　 　(1) 又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系(范宁公式) 　 　 　 　　 　 　 　 　 　　 　 (2) 整理(1)(2)两式得　 　 　 　 　 　 　 　(3) 　 　 　　 　 　 　 　 　　　　 　　 　　 　　　　 (4) 式中: 管径,m; 　 　 　 直管阻力引起的压强降,Pａ; 管长,m; 　 流速,m　/ s; 流体的密度,ｋｇ　/ ｍ３; 流体的粘度,N·s ／ m２。 在实验装置中,直管段管长ｌ和管径d都已固定。若水温一定,则水的密度ρ和粘度μ也是定值。因此本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u(流量V)之间的关系。 　　 依照实验数据和式(3)可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ,用式(4)计算对应的Re,整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系,绘出λ与Rｅ的关系曲线、 ２、局部阻力系数的测定 　　 　 　 　　 　 　 　 　　 　 　 　 式中: 局部阻力系数,无因次; 　局部阻力引起的压强降,Pａ; 局部阻力引起的能量损失,J／ｋｇ、 图—1 局部阻力测量取压口布置图 局部阻力引起的压强降 可用下面方法测量: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,在上、下游各开两对测压口a-a＇和ｂ—b如图-1,使 ａb=bc　; ａ＇b’=b＇c’,则 △Pｆ,a ｂ ＝△Pｆ,bc ;　△Pf,ab= △Ｐf,b＇c＇ 在a~a之间列柏努利方程式 Pa－Pa’ ＝２△Ｐf,ａ b＋2△Pf,ab＇+△Ｐ’f 　　 　 　 (5) 在b~b之间列柏努利方程式: Pb－Pb’ =　△Pｆ,bｃ＋△Pf,b＇c＇＋△P＇ｆ 　 　 　 　 = △Pf,ａ　b+△Pf,ａ＇b’+△Pf 　 　 (6) 联立式(5)和(6),则:=2(Pb－Ｐｂ)—(Ｐａ—Pa) 为了实验方便,称(Pｂ－Pb＇)为近点压差,称(Ｐa—Pａ＇)为远点压差。其数值用差压传感器来测量。 四、实验装置的基本情况: 1、实验装置流程示意图: 图-2 流动过程综合实验装置流程示意图 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-观测段;12—压力传感器;13-涡流流量计;18、2５、26－阀门;19—普通管阀;２0—粗糙管阀;22-小转子流量计;２3－大转子流量计;　24水箱放水阀;2７－　倒Ｕ型管放空阀;2８－倒Ｕ型管;3０、32—倒U型管排水阀;29、３1—倒U型管平衡阀 实验装置流程简介 流体阻力测量: 水泵２将储水槽1中的水抽出,送入实验系统,经玻璃转子流量计22、23测量流量,然后送入被测直管段测量流体流动阻力,经回流管流回储水槽1。被测直管段流体流动阻力ΔP 可依照其数值大小分别采纳变送器12或空气-水倒置U型管来测量。 2、实验设备主要技术参数: 表-1实验设备主要技术参数 序号 名称 规格 材料 1 玻璃转子流量计 LZB～25 100～1000(L／h) VA１０~15Ｆ 　 10~100(Ｌ/ｈ) 2 压差传感器 型号LXWＹ　 　测量范围0~２００ KPａ 不锈钢 ３ 离心泵 型号ＷB70/０55 不锈钢 4 实验管路 管径0 实验管路 5 真空表 测量范围－0、1-0MPa 精度１、5级, 真空表测压位置管内径ｄ1=0。０ 真空表 6