实验二：流体流动阻力测定ding.doc

序号： 41 化 工 原 理 实 验 报 告 实 验 名 称： 流体流动阻力测定 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 化工10－1班 姓 名： 丁 翔 学 号 10402010141 同 组 者 姓 名： 方艳艳、王程曦、夏佳利 指 导 教 师： 刘望才 日 期： 2012年10月8日 实验目的 1、掌握流体流经直管和管阀件时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2、测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系。 3、测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数ξ。 4、学会压差计和流量计的使用方法。 5、观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。 实验原理 流体在管内流动时，粘性剪应力和涡流的存在，不可避免要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。 1、沿程阻力 影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有， (a)流体性质：密度ρ、粘度μ； (b)管路的几何尺寸：管径d、管长l、管壁粗糙度ε； (c)流动条件：流速。 可表示为： 则 式中，λ称为摩擦系数。层流 (滞流)时，λ＝64／Re；湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度ε/d)的函数，须由实验确定 2局部阻力 局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。 (a)当量长度法 流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。 则流体在管路中流动时的总阻力损失 为 b)阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。 即 式中，ξ——局部阻力系数，无因次； u ——在小截面管中流体的平均流速，ms 实验装置流程 1、实验装置 实验装置如图所示。主要部分由离心泵，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件，转子流量计等组成。从上向下第一根为不锈钢管，第二根为镀锌铁管，分别用于光滑管和粗糙管湍流流体流动阻力的测定。第三根为不锈钢管，装有待测管件(闸阀)，用于局部阻力的测定。内径为10mm的细铜管，用于层流流动阻力的测定。 2、装置结构尺寸 名称 材质 管内径(mm) 测试段长度(m) 装置(1) 装置(2) 光滑管 不锈钢食品管 28.974 28.4755 1.2 粗糙管 镀锌铁管 27.7406 27.7406 1.2 局部阻力 闸阀 27.8878 27.8878 1.2 层流管 钢管 8 8 2.5 3、倒U型压差计的使用 使用的具体步骤是： 排出系统和导压管内的气泡。 玻璃管吸入空气。 平衡水位。 出水活塞2排出。 打开进气阀门3和平衡阀门4，排出倒U型压差计中的水。 实验步骤及注意事项 1、做光滑管、粗糙管、局部阻力实验时，关闭阀5和阀6。 2、打开泵的出口阀2与灌水阀、排气阀，给水泵灌水，灌好后关闭泵的排气阀、出口阀2和灌水阀。打开总电源开关，打开仪表电源开关，把离心泵电源转换开关旋到“直接”位置，离心泵停止按钮亮，按下启动按钮启动离心泵。 3、缓缓打开泵的出口阀2，以及阀10、阀20、阀30，做好倒U型压差计的排气准备工作。 4、按照倒U型压差计的适用方法，对倒U型压差计在带压且零流量的情况下进行排气调零。 5、当装置确定后，根据实验测定值，可计算λ和ξ，在等温条件下，雷诺数Re=duρ/μ=Au 其中A为常数，因此只要调节流量调节阀，可得一系列λ~Re的实验点，绘出λ~Re曲线。 6、半开阀，缓缓调节阀3，稳定后，正确测