流体力学综合实验-流体流动阻力的测定.docVIP

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课程名称：过程工程原理实验（乙）指导老师：成绩：__________________

实验名称：流体力学综合实验——流体流动阻力的测定同组学生姓名：

实验类型：流体力学实验

一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）

三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）

五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理

七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得

实验目的

掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法；

测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线；

测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ζ；

识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

实验原理

流体通过由直管、管件（如扩大管、三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成的机械能损失成为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时由于流体运动方向和速度大小的改变所引起的机械能损失成为局部阻力损失。

1.直管阻力摩擦系数λ的测定

流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：

·········（1）

··············（2）

公式中：

λ——直管阻力摩擦系数，无因次；

d——直管内径，m；

装订线——流体流经l米直管的压力降，Pa；

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——单位质量流体流经l米直管的机械能损失，J/kg；

ρ——流体密度，kg/m3；

l——直管长度，m；

u——流体在管内流动的平均速度，m/s；

滞流（层流）时：

··············（3）

·············（4）

式中：

Re——雷诺准数，无因次；

μ——流体粘度，kg/(m·s)。

湍流时λ是Re和相对粗糙度（ε/d）的函数，须由实验测定。

由（2）可是，要测定λ，需要确定l、d，测定、u、ρ、μ等参数。l、d为装置参数（装置参数表格中给出），ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。

本装置流量采用涡轮流量计或转子流量计测量，则

QUOTE错误!未找到引用源。············（5）

式中：V——流量计测得的流量，m3/h。

可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用压差变送器和二次仪表显示。

根据实验装置结构参数l、d，指示液密度ρ0，流体温度t0（查流体物性ρ、μ），以及实验时测定的流量V、，求取Re和λ，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。

2局部阻力系数ξ的测定

流体通过某一管件或者阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种算法，叫做阻力系数法。即：

操作；

装订线实验从最大流量开始做起，最小流量控制在1.5m3/h以上，每次流量为上次的0.85

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装置确定时，根据ΔP和u的实验测定值，可以计算λ和ξ，在等温条件下，雷诺数Re=duρ/μ=Au，其中A为常数，因此只要调节管路流量，即可得到一系列λ~Re的实验点，从而绘出λ~Re曲线；

实验结束，关闭泵出口阀，关闭水泵电机，关闭仪表电源和总电源开关，将实验装置恢复原样。

实验数据记录及处理

实验原始数据如实验原始数据记录表。

1.直管阻力摩擦系数λ的测定

水温t=21℃，此时水的密度，其粘度

光滑管（d=21mm，l=1000mm）

序号

流量

V/(m3/h)

直管压差

Δpf/kPa

流速

u/（m/s)

雷诺数

Re

1

5.14

8.56

4.12

0.0212

87693

2

4.38

6.40

3.51

0.0219

74709

3

3.71

4.72

2.98

0.0224

63429

4

3.16

3.52

2.53

0.0231

53850

5

2.67

2.59

2.14

0.0238

45549

6

2.26

1.92

1.81

0.0247

38525

7

1.93

1.41

1.55

0.0247

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