4实验一管路沿程阻力测定(教案)食工原理pdfVIP

4实验一管路沿程阻力测定(教案)食工原理pdf 江苏大学教案20xx20xx学年第一学期授课时间年月教案完成时间20xx年月周次课程名称实验项目食品工程原理实验一管路沿程阻力测定（因次分析规划实验）课程编号类型验证学分课程必修类别其中实本章本章实周学时总学时90122验学时学时验学时/周次专业食品科学班级人数层次教师陆道礼职称高级实验师学位学士教号开课学院生物与环境学院系（教研室）食品科学系基本教材或1.化工原理，姚玉英主编，天津大学出版社，1999年8月第1版；主要参考书2.自编实验指导书。 考核类型备注教学目的与要求1.掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。 2.学会测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数与R e的关系。 3.学会测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数。 4.学会压差计和流量计的使用。 教学重点、难点确定摩擦系数与R e的关系教学方法与手段采用让学生在进行实验之前先写好预习报告，然后进入实验室认真预习实验的方式进行教学，在学生了解实验流程和设备的结构，体会设备和仪器的操作要点，注意设备和自身的安全的基础上进行实验。 动手之前，要将本次实验的目的、原理、流程、操作方法和注意点、数据记录格式、数据处理方法等向指导老师进行陈述，通过指导老师的预习考核后再进行实验。 教学过程及学时分配1.2.3.4.采用提问的方式考查学生对前言部分的掌握程度；（5分钟）检查实验预习报告，要求学生对照实验装置熟悉设备、流程及操作步骤；（15分钟）要求学生自己讲解实验流程、操作步骤以及为什么要这样做；（5分钟）更正学生的错误，有重点的分析一下流程，然后让学生们自己做；（5分钟）5.正式实验开始。 （实际需要）小结总结一下实验中的一些现象，并有意识的让学生进行解释。 布置作业将实验数据进行处理，做好实验报告，并将所有思考题进行解答。 教学后记系主任/教学组长1实验一管路沿程阻力测定引言管道输送流体的阻力大小直接关系到水泵的动力消耗和输送机械的选择，它与设备操作及设备投资费用有关。 因此，管道的沿程阻力损失是评价及选择管道的主要依据之一。 一、实验目的1.掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。 2.测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数与R e的关系。 3.测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数。 4.学会压差计和流量计的使用。 二、实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。 这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。 1.沿程阻力流体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表现为压强降低h f=p1?p2湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论的方法求解，必须通过实验研究其规律。 为减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可以采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。 影响阻力损失的因素有1)流体性质密度，粘度；22)管路的几何尺寸管径d，管长l，管壁粗糙度；3)流动条件流速u。 变量关系可以表示为p=组合成如下的无因次式p dul=?(,)；d d?u2f(d,l,u,)p lu2=?(R e,)?d d2；引入=?(R e,)dl u2则上式变为h f=?d2p R e上式中称为直管摩擦系数，滞流时，=64关系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。 ；湍流时，与R e的根据伯努利方程可知，流体流过直管的沿程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数R(m)算出p=R(指?水)g。 本实验中以水银作其中指压差计中指示剂的密度（Kgm-3）为指示剂，另一流体为水。 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同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管长度称为当量长度，用符号l e表示。 这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管3件、阀门的当量长度合并在一起计算，如管路直管长度为l，各种局部阻力的当量长度之和为l e，则流体在管路中流动时总阻力损失h为f?l+l e?u2?h f=?d?2?2)阻力系数法流体流过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数h p表示u2h p=?2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（m/s）。 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h p的值可以应用伯努利方程由液柱压差计读数R求出。 u可以由涡轮流量计及MMD智能流量仪算出u=V s4d2（m/s）式中V s平均流量（m3/s） 三、实验装置与流程1.本实验装置及设备主要参数被测元件镀锌水管，管长2.0m，管径（公称直径）0.021m；闸阀D N=3/4。 1)测量仪表U形压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计（精4度0.5级，量程0.44.0m3/h，仪器编号的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号的仪表常数为605.30（次/升），MMD智能流量仪）。 2)循环水泵。 3)循环水箱。 4)DZ15-40型自动开关。 5)数显温度表2.流程（见实验指导书） 四、实验操作步骤及注意事项操作步骤:1.水箱充水至80%。 2.仪表调整（涡轮流量计、MMD智能流量仪按说明书调节）。 3.打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。 4.启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀13，全关阀2，后启动）。 5.排气 （1）管路排气； （2）测压管排气（注意缓慢旋动压差计上放气阀排除压差计中的气泡,先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走），排气完毕; （3）关闭平衡阀。 6.读取压差计零位读数。 7.开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（810个），测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。 58.测定读数改变管道中的流量读出一系列流量V s、压差p1（或p2）。 注意每改变一次流量后，必须等流动稳定后，才能保证测定数据的准确。 9.实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。 注意事项 1、调流量要慢、稳、准。 2、在实验过程中每调节一个流量之后待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。 3、若较长时间不做验验,启动离心泵之前应先转动泵轴使之灵活运转,否则烧坏电机。 五、实验数据记录要求写清楚实验装置号，被测管长，被测管径被测管件，仪表常数次/升，水温。 流量仪读数（次/s）直管阻力损失p1U管左边读数cmHg（初始）U管右边读数cmHg（初始）局部阻力损失p2U管左读数cmHg（初始）U管右边读数cmHg（初始）序号0110 六、实验数据处理数据处理结果如表所示，以序号1为例写出计算过程。 6流量序号Vs3m/s110流速u m/s密度3kg/m粘度Pa sRe R1cmHg R2cmHgp1Pap2Pa 七、实验结果与讨论1.用双对数坐标纸关联一定相对粗糙度d下，和R e的关系，并用你的实验结果估算一工程问题的阻力损失。 2.根据所得到的和Re的关系，验证柏拉修斯公式（=0.3164）。 0.25Re3.为什么测定数据前首先要赶尽设备和测压管中的空气？怎样赶走？4.在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出口阀？为什么？5.U形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时何开着？