化工原理实验.doc

实验1 流体阻力测定实验一、实验目的学习直管摩擦阻力Pf、直管摩擦系数l的测定方法。掌握直管摩擦系数l与雷诺数Re之间关系及其变化规律。学习压强差的几种测量方法和技巧。掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。二、实验内容测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数l。测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数l与雷诺数Re之间关系曲线和关系式。三、实验原理流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。 hf =（1-1）=（1-2）Re =（1-3）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，Ns / m2。 直管摩擦系数与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。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，则水的密度和粘度也是定值。所以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。根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数，用式（1-3）计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出与Re的关系曲线。四、实验装置该实验与离心泵性能测定实验、流量计性能测定实验共用图1所示的实验装置流程图。 本实验共有六套装置。光滑管阻力系数流程：AB（CD）EFGHJMNP； 粗糙管阻力系数流程：AB（CD）EFGHKLOP；（CD）：流量小于2 m3/h 时流程。 流量由转子流量计和涡轮流量计测量。 直管段压强降的测量：差压变送器或者用空气水倒置U形管直接测取压差值。图1 流动过程综合实验流程图离心泵；大流量调节阀；小流量调节阀；被标定流量计；转子流量计；倒U管；数显仪表；涡轮流量计； 真空表；流量计平衡阀；光滑管平衡阀；粗糙管平衡阀；回流阀；压力表；水箱；排水阀；闸阀；截止阀；a出口压力取压点；b吸入压力取压点；1-1流量计压差；2-2光滑管压差；3-3粗糙管压差；4-4闸阀近点压差； 5-5闸阀远点压差；6-6截止阀近点压差；7-7截止阀远点压差；J-M光滑管；K-L粗糙管 五、实验方法按下电源的绿色按钮，使数字显示仪表通电预热，调节第27路差压变送器的零点，关闭流量调节阀和回流阀，打开平衡阀。旋开倒置U形管左右旋钮，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置U形管内液柱高度差为零，表明导压管内无气泡存在；若不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行排气操作。按下离心泵的绿色按钮，启动离心泵；若导压管内有气泡，开启流量调节阀，使阀门全开，排出管路和导压管路内的气泡。在流量为0时，慢慢旋开倒U管上部的放空阀，使两边液柱降至中间时马上关闭，使管内形成气水柱，并检查两边液柱是否水平；若空气水倒置形管内两液柱的高度差不为0，则说明系统内仍有气泡存在，应重复上述的排气操作。赶净气泡方可测取数据。另外，还需检查压差数字显示器27路是否为零。若导压管内无气泡，则可进行下列数据测量。光滑管阻力测定：关闭截止阀和平衡阀，全开闸阀，通过阀调节流量，从最小流量到最大流量，一般测取10组数，建议流量读数在40Lh之内不少于4个点；并且能用空气水倒置形管测压差P时不用差压变送器（第2路）测压差。粗糙管阻力测定：关闭闸阀（平衡阀仍关闭），全开截止阀；小于2 m3/h时，通过阀调节流量；大于2 m3/h时，通过阀调节流量。从小流量到最大流量，一般测取10组数，用第3路压差传感器测量。在水箱中测取水温。待数据测量完毕, 继续其它实验或关闭流量调节阀，切断电源。六、注意事项启动离心泵之前，必须检查流量调节阀是否关闭。实验前必须弄清差压变送器和倒置U形管之间的连接。用压差传感器测量时必须关闭通倒置U形管的阀门。赶气时，务必先打开平衡阀，但测数据时则必须关闭平衡阀。测光滑管时关闭截止阀，同理，测粗糙管时关闭闸阀。七、报告内容将实验数据和数据整理结果列在表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。在合适的坐标系上标绘光滑直管和粗糙直管Re 关系曲线。根据所标绘的Re曲线，求本实验条件下滞流区的Re 关系式，并与理论公式比较。回答如下思考题：本实验用水为工作介质做出的一Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？本实验是测定等直径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两取压点间压差的倒置U形管读数R到Pf的计算过程和公式是否与水平管完全相同?为什么? 为什么采用差压变送器和倒置U形管并联起来测量直管段的压差？何时用变送器?何时用倒置U形管?操作时要注意什么？八、设备主要参数设备号123456光滑管直径 m0.00780光滑管取压口间距 mm1603.01597.016