化工原理-流体 阻力测定实验.doc

实验名称： 流体流动阻力的测定 班 级： xxx 姓 名： xxx 学 号： xxxx 同 组 人： xxx 实验日期： xxx-xxx-xxx 实验摘要 通过测定不同阀门开度下的流体流量Qv，以及测定已知长度l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（为实验温度下流体黏度），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 实验目的 掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。 测量湍流直管道的阻力，确定摩擦阻力系数。 测量湍流局部管道的阻力，确定局部阻力系数。 测量层流直管道的阻力，确定摩擦阻力系数。 验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。 将所得光滑管的λ-Re方程与Blasius方程相比较。 实验原理 流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为 由因次分析法可知： 直管道的阻力损失 （1-1） （1-2） J/kg （1-3） 式中 l——管道长度，m; d——管道内径，m; u——管道平均流速，m/s2 ——管内粗糙度，m 只要确定管道的长度l,内径d,输送流体的平均流速u，以及摩擦阻力系数，代入方程（1-3）即可确定阻力hf,其中，参考如表1-1 表1-1 摩擦阻力系数及其影响因素关系 /d Re 0~/d临界点 （水力学光滑管） /d临界点以上 （粗糙管） 0~2000 (层流区) 2000~4000 （过渡区） 4000~Re临界点 （湍流区） 临界点以上 （阻力平方区） 根据机械能衡算方程可知，在外加能量he=0时有： J/kg (1-4) 对于水平无变径直管道，根据式（1-3）和式（1-4）可测得摩擦系数： (1-5) 2、管道局部阻力损失： J/kg (1-6) 只要确定管道局部阻力系数，平均流速u(突扩管对应细管流速u1),代入式（1-6）即可确定局部阻力hf,其中局部结构）。 对于水平放置管件，根据式（1-4）和式（1-6）可测得局部阻力系数： 或 式中ΔP——管道压差，Pa; u1,u2——平均流速，m/s2; ——液体密度，kg/m3 实验流程和设备 流体阻力实验带控制点工艺流程 1-水箱 2-水泵 3-涡轮流量计 4-主管路切换阀 5-层流管 6-截止阀 7-球阀 8-不锈钢管 9-镀锌管 10-突扩管 11-流量调节阀（闸板阀） 12-层流调节阀（针阀） 13-变频仪 T101-水温度,℃ Q102-水流量,m3·h-1 ΔP103-压降，KPa 实验介质：水（循环使用） 研究对象：不锈钢管——l=1.500m,d=0.021m,=0.02mm; 镀 锌 管——l=1.500m,d=0.0215m, =0.10mm; 突 扩 管——l1=0.02m,d1=0.016m, l2=0.28m, d2=0.042m, =0.02mm 截 止 阀——d=0.0205m 球 阀——d=0.0205m 层 流 管——l=1.500m,d=0.0029m 实验操作 关闭流量调节阀门，50Hz启动泵，再启动软件 打开流量调节阀和所有主管路切换阀10s,排净主管路内气体 关闭流量调节阀，开截止阀，球阀中间的两个测压阀，再开压差传感器 排气阀门10s,排净引压管路内气体后，关闭截止阀，球阀中间的两个阀门 选定测量管的主管路切换阀打开，并关闭其他主管路切换阀 只开测量管的两侧压阀门10s，排净气体后，关闭压差传感器排气阀，记 录零点ΔP 全开流量调节