流体流动阻力测定.doc

序号： 化 工 原 理 实 验 报 告实 验 名 称： 干燥速率曲线的测定实验 学 院： 化学工程学院 专 业： 化学工程与工艺 班 级： 姓 名： 学 号 同 组 者 姓 名： 指 导 教 师： 日 期： 一、 实验目的1、 掌握流体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、测定直管摩擦系数于雷诺准数Re的关系。3、测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数。4、学会压差计和流量计的适用方法。5、观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。二、 实验原理 流体在管内流动时，犹豫粘性剪应力和涡流的存在，不可避免得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局部阻力1、沿程阻力 流体在水平均匀管道中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低。即 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、粘度；(b) 管路的几何尺寸：管径d、管长l、管壁粗糙度； (c)流动条件：流速。可表示为：引入下列无量纲数群：雷诺数 相对粗糙度 管子长径比从而得到 令 ， 得可得到摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。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。（1）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 表示。则流体在管路中流动时的总阻力损失为 （2）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，局部阻力系数，无因次； u 在小截面管中流体的平均流速，ms。 由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此之值可以应用伯努力方程由压差计读数求取。三、 实验装置流程（1）实验装置 实验装置如图所示主要由离心泵，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件、转子流量计等组成。第一根为不锈钢光滑管，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，装有待测闸阀，用于局部阻力的测定。 （2）装置结构尺寸 表1、 装置参数名称材质内管径（mm）测量段长度 （m）装置（1）装置（2）光滑管不锈钢管28.97428.4755 1.2 粗糙管镀锌铁管27.740627.74061.2局部阻力闸阀27.887827.88781.2层流管钢管882.5（3） 倒U型压差计的使用 这种压差计，内充空气，以待测液体为指示液。一般用于测量液体小压差的场合。其结构如上图（右边的）。 使用的具体步骤是： 排出系统和导压管内的气泡。（调节前保证系统有比较高的水压） 关闭进气阀门3、出水活塞5和平衡阀门4。打开高压侧阀门2。 吸入空气，平衡水位。 关闭1和2两个出入水阀门，打开进气阀3，平衡阀4。缓慢开启出水活塞5，使玻璃管内的水管吸入空气到水柱高度为30厘米左右，关闭阀3、4、5。 待用与使用 然后打开1和2两个阀门。液位压差计即处于可使用的状态。四、 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，管好后关闭泵的排气阀、出口阀2和灌水阀。打开总电源，打开仪表电源，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、 换换打开泵的出口阀2，及歌管阀门，做好倒U型压差计的排气准备。4、 按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，可计算和，在等温条件下，雷诺数其中A为常数，因此只要调节流量调节阀，可得一系列 Re的实验点，绘出 Re曲线。6、 半开阀，缓缓调节阀3，稳定后，正确测取压差和流量等参数。再改变流量，读取不同流量下的测取压差和流量等有关参数。7、 流量从1m/h开始，每改变0.4m/h左右，测实验数据并记录。8、 做层流管实验时，关闭阀4、5，打开阀3、6，正常启动水泵后，关闭转子流量计上的层流流量调节阀，对小倒U型压差计进行排气调零工作。五、 实验数据处理 表2、 光滑管 粗糙管 闸阀流量LhH1cmH2cmHcm流量LhH1cmH2cmHcm流量LhH1cmH2cmHcm100029.930.60.7100028.731.22.5100027.128.21.1140028.930.92.2140028.032.54.5140026.929.02.1180028.632.03.4180027.134.67.5180026.730.43.7220028.733.44.7220026.037.011.0220026.331.85.5260028.334.86.5260024.440.115.7260025.833.47.6300028.236.48.2300022.943.420.5300025.335.310.0六、 数据处理(1)查表可知 黏度：1.0 mPa.s 密度：998.6 kg/m3由公式： p =gH u2=4V/d2hf=P/=lu2/(2d)Re=du/=Au可得到如表格3所示的数据处理结果表3 、序号粗糙管阻力局部阻力光滑管阻力直管摩擦系数雷诺数Re局部阻力系数直管摩擦系数雷诺数Re10.0565125820.2510.01871218620.0519176150.2080.03001706030.0523226480.1890.02812193440.0513276810.2170.02602681150.0525327140.19910.02573168460.0514377470.19590.024436558（2）粗糙管由数据作图得：（3）根据局部阻力实验结果，闸阀全开时的平均为：=（0.2506+0.2084+0.1891+0.2167+0.1991+0.1959+0.1895+0.1980）8=0.2509（4）柏拉修斯公式: =(0.3164)/Re(0.25)，上式适用范围为Re=3*1031*105项目123456实验0.01870.03000.02810.02600.02570.0244计算0.03010.02770.02600.02470.02370.0229相对误差/37.878.308.075.268.436.55七、 结果分析与讨论从实验数据看我们实验的误差相对还是蛮大的，说明我们在实验操作与实验数据记录与处理过程中存在误差。造成实验误差的主要原因有：（1）在转子流量计的调节过程中，凹液面并没有完全与1000、1400等的刻度线数值完全对齐，造成实验误差。（2）在读取转速的实验数据时，仪表上的数据一直在不停地跳动，我们只读取了其中一个数据来处理，由此造成实验误差。（3）在读取液柱高度数据时，在判断液面是否稳定时存在视觉误差。（4）。实验所用的装置本身存在误差，实验所用的各种显示数据的仪表也存在一起误差。八、 思考题解答1、流体流动时为什么会产生摩擦阻力？摩擦阻力以哪几中形式反映出来？答：流体的黏性是产生阻力的主要原因，由于管壁间的摩擦易产生摩擦阻力形式有沿程阻力和局部阻力。2、如何检验测试系统内的空气已经被排除干净？若测压管道中存有气体将对测量带来什么影响？答：实验开始前和结束后，都应关闭泵的出口阀，检查倒U型压差计各臂读数是否相同，如不相等，则测压系统中有气泡，需重新排气。3、以水做介质所测得的？关系能否适用于其他流体？答：可以用于牛顿流体的类比，牛顿流体的本构关系一致。应该类似平行的曲线，但雷诺数本身并不十分准确，建议取中间段曲线，不要用两边端数据。4、若要减少流动时的阻力，你认为从哪些方面着手去解决?答：在管道壁上施加电场来减小流动阻力；让流体以喷淋的方式流动。accident, assist in the development of corrective programmes and follow, verify, record and feedback in a timely manner. Responsible for the overall quality management, guiding project QC group activities. 7, the Ministry of planning and finance: with all the responsible for the projects contract manager. Including curtain pile and bored pile construction. 14, earth-moving machines: equipped with excavators, dump trucks, loaders, bulldozers and other heavy machinery, mainly responsible for Foundation pit excavation and logistic, jacking of Earth excavation and Sinotrans. 15, the bridge construction team: responsible for the bridge project all steel manufacture, lashing; template polishing, derusting, release agent brushes, installation, reinforcement and demolition of concrete pouring and curing, the waterproof layer of the production, construction of railway subgrade protection pile. 16, jacking construction of bridge team: responsible for track reinforcement, conservation and maintenance, responsible for pushing online security protection, responsible for jacking equipment operation, maintenance and control of the jacking process, and is responsible for correcting and preventing bar-head, looked up. 17, electrical work shi