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管道流体阻力的测定‘

管道流体阻力的测定

一(实验目的

1.掌握测定流体流动阻力的一般实验方法;

2.测定直管摩擦系数λ及管件的局部阻力系数ξ;

3.验证在一般里湍流区内λ与,e的关系曲线(ξ,d为定值)。

二(实验装置

图1实验装置图

1,、本实验有、1各二套装置，每套装置上设有二根测试用的管路，流体(水)

流量用孔板12

或文氏管流量计测量，由管路出口处的调节阀,调节其流量。

,、管路上设置三组,型差压计，分别用来测定流量、直管阻力和管件局部阻力

相应的静压差，从测压孔引出的高低压管间有平衡阀相连，其连接情况及平衡阀的

安装位置见图c。差压计指示液有水银和四氯化碳。

三(基本原理和方法

不可压缩性流体在直管内作稳定流动时，由于粘滞性而产生摩擦阻力，即直管

阻力。流体在流经变径、弯管、阀门等管件时，由于流速及其方向的变化而产生局

部阻力。在湍流状态下，管壁的粗糙度也影响流体阻力，通常流体阻力用流体的压

头损失H或压力降?p表示，并可用实验方法直接测定。f

,、直管阻力H及直管摩擦系数λf

直管阻力H及直管摩擦系数λ的关系为f

2lu1,,,,H,,,kg,(,)f2d

dl式中:——直管的测试长度,m,;——测试管的内径,m,;1

u——管内流体流速,m,s,。

流体以一定的速度u经过内径为d，长度为l的直管所产生的直管阻力H可用,

型差压计测得，1f

2,u若已测得的差压计读数为R(cmccl)。根据柏努利方程()及流体静力学原理

可得:,0,,z,0f42

,,,,pcclHO,242,,,kg,(,)H,,,R,g，10,0.006R,gfff,,HOHO22

2式中:g,,.,,,m/s

流体的流速可由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读数,(cm,g)，按下式

求得:u

n,m,s,(3)u,aR

其中:装置:=0.4166n=0.5016装置:=0.4309n=0.489612aa

3装置:=0.3621n=0.5058装置:=0.3638n=0.50294aa

dHdRg20.012,ff于是由式(1)，(2)，(3)可得(4),,,22nluluR11

,du又已知雷诺数(5)Re,,

3];式中:ρ——流体(水)的密度[kg/m

μ——流体(水)的粘度[Pas]。

,,R若测得流体的操作温度t，查取ρ、μ，再根据一对值，由式(4)，(5)便

可求得一对Hf,u

,,Re,,Re值，因而，在不同流速下，可得到一系列值，标绘在双对数坐标纸

上，即可得到关系

曲线。

2、局部阻力H’与局部阻力系数ζ;f

局部阻力H’与局部阻力系数ζ的关系为:f

[J/kg](6)管件的局部阻力也可由U型差压计测取，但因管件所引起的流速

大小和方向的变化而产生旋涡，

H需要在相当长的管道内才能消除，故只能先测定包括被测管件在内的一段直

管l的总阻力，然2,f

后减去这一段直管l的直管阻力H，就可得到管件的局部阻力H’。2f1f

l2HHHHH,,,,,(7),,1fffffl1若已测得包括管件在内的压差读数为

R’(cmHg)，利用式(2)可得:f

H,0.126R,g[J/kg],ff

于是由式(3)，(6)，(7)得

l2RgRg0.252,,0.012,ffH2lf1(8),,,222nuaR

通过实验测得不同流速u下对应的H’值，利用式(5)、(8)便可算出不同Re下

的ζ值，ζ值与f

管件的几何形状及流体的Re有关。但当Re大到一定值后，ζ值与Re关系为

一定值。四(实验步骤

1、先给泵充水，关闭出口阀，再启动泵。然后打开出口阀至最大;

2、排除管路系统内积存的空气，为此全开各管路的阀门及差压计的A、B、C

阀，排尽系统和引压管线中的空气，然后关闭流量调节阀，使流速为零，并关闭各

U型差压计上的平衡阀C，如果差压计读数为零时，则表示系统内空气已排净。若

差压计读数不为零，则需重新排气。

3、测量数据，整个实验测取7—9组数据，要求实验点分布均匀。最简易的方

法是从最大流