流体阻力试验报告

1、北京化工大学化工原理实验报告实验名称：流体阻力实验班级：化工 11姓名：学号：2011011序 号：同组 人：设备型号： 流体阻力-泵联合实验装置 UPRS川型-第 套实验日期：2013-11-4、实验摘要本实验使用104实验室UPRSM型第7套实验设备，测量了水流经不锈钢 管、镀锌管、突扩管、阀门、层流管的阻力损失。确定了摩擦系数和局部阻力系 数的变化规律和影响因素。该实验提供了一种测量实际管路阻力系数的方法，其 结果可为管路实际应用和工艺设计提供重要的参考。关键词：流量，压降，雷诺数，摩擦系数，局部阻力系数、实验目的1、测量湍流直管道的阻力，确定摩擦阻力系数。2、测量湍流局部管道的阻力，确

2、定局部阻力系数3、测量层流直管道的阻力，确定摩擦阻力系数。三、实验原理1、直管道和局部管道阻力损失Z1gp12J2一 21其中he=0,Zl=Z2,所以测出管道上下游截面的静压能、动能，代入方程即可 求得阻力。2、根据因次分析法可得：l 2(1 )直管道阻力损失hf&十(2)。其中，I为管道长度，d为管道内径，u为管内平均流速。只要测定I, d，u，和，代入方程即可求得阻力hf其中，入的理论值计算方法为:0.316364湍流Re0.25； 层流Re。对于水平无变径直管道，根据式(1 )、(2)可得到摩擦系数的计算方法2d(P P2)。h2(2)管道局部阻力损失hf牛(3 )。其中，Z为

3、管道局部阻力系数,u为平均流速(突扩管对应细管流速U1)将Z和u代入方程即可求得局部阻力hf。其中，Z的理论值计算方法为:突扩管(1A1)2;截止阀常数；球阀常数。A2对于水平放置的管件，根据式(1 )、(3)可得到局部阻力系数的计算方法为阀门畀； 突扩管u2u2 2(p2 叩1-_u2四、实验流程和设备A 一二 41() jo 07.j7 I1、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TI01 水温度，°C； ； QI02 水流量，m3.

4、h-1；A PI03 压降，kPa。试验介质：水（循环使用）研究对象：不锈钢管，l=1.500m , d=0.021m,c=0.02mm;镀锌管，l=1.500m , d=0.0215m ，尸0.10mm;突扩管，l1=0.02m,d 1=0.0160m,l 2=0.28m,d 2=0.0420m,£=0.02mm;截止阀，DN20 , d=0.0205m;球阀， DN20 ，d=0.0205m;层流管， l=1.500m,d=0.0030m 。仪器仪表：涡轮流量计， L2GY-25 型，0.610 m 3.h-1 ，精确度等级 0.5；温度计，PtIOO , 0200 °

5、C，精度等级 0.2 ;T；压差传感器， WNK3051型，-20100kPa ，精度等级0.2，测势能差显示仪表： AI-708 等，精度等级 0.1,；变频仪：西门子 MM420 型；天平， 0.01g ；量筒、秒表等；控制系统：控制电柜 +电脑 +数据采集软件， 380VAC+220VAC五、实验操作1、关闭流量调节阀门，按变频器绿色按钮启动泵，再启动软件。2、打开流量调节阀和所有主管路切换阀 10s ，排净主管路内的气体。3、关闭流量调节阀，打开截止阀、球阀中间的两个测压阀，再开压差传感器 排气阀门 10s ，排净引压管路内的气体后，关闭截止阀、球阀中间的两个 阀门。4、将选定测量管的

6、主管路切换阀打开，关闭其他主管路切换阀。5、只打开测量管的两个测压阀门 10s ，排净气体后，关闭压差传感器排气阀， 记录零点厶P0。6全开流量调节阀，通过变频器的向下箭头键（50至10Hz ）改变水流量,直管16 m3.h-1以下通过阀门调节流量，测完一组数据后关闭流量调节阀，10Hz条件下再次检查零点 APo。7、层流实验调泵20Hz，关闭11，开12排气，水量=总重-量筒净重，软件 每次先点击“开始计时”、“停止计时”，输入水量，再点击“记录数据”， 最后改流量，A t < 120s，AP取平均值。8、实验结束，关闭流量调节阀、主管路和引压管阀门，开压差传感器排气阀门，停泵。注意事

7、项：1、截止阀、闸阀、针阀配备阀手柄，逆时针旋转开启，顺时针旋转 关闭。2、球阀配备长条手柄，只能旋转 90度，平行于管道开启，垂直于 管道关闭。3、闸阀全开或全关后，通常再反向旋转 1圈。4、切换管路时，先开下一组的主管路切换阀，再关闭本组切换阀。5、每切换一组管路，重复45步操作，检查记录零点。6、每做完一个点，都要通过软件点击“查看数据 /实验结果”，确定 点的取舍和分布等。六、实验数据表格及计算举例1、（湍流）不锈钢管l/md/m"mm1.5000.02100.02序号水流量/m 3?h-1管路压降/kPa水温度/C水密度/kg ?m-3水粘度103 /Pa?s水流速/m ?

8、s-1雷诺数Re摩擦阻力系数入Ablasius17.0619.0920.2998.11.0005.661186470.0170.01727.0019.0320.5998.00.9935.611184900.0170.01735.1011.3220.6998.00.9914.09865350.0190.01844.017.3320.8998.00.9863.22683670.0200.02053.505.7920.9998.00.9832.81598150.0210.02062.803.7720.9998.00.9832.25478520.0210.02172.503.0620.9998.00.

9、9832.00427250.0210.02282.001.9520.9998.00.9831.60341800.0210.02391.601.2820.9998.00.9831.28273440.0220.025101.300.8620.9998.00.9831.04222170.0220.026111.000.5020.9998.00.9830.80170900.0220.028120.800.3120.9998.00.9830.64136720.0210.029130.600.0520.9998.00.9830.48102540.0060.031计算举例：（以第一组数据为例）水流量Qv=7

10、.06m 3/h,管路压降厶P=19.09kPa,水温度T=20.2 C,管路长度l=1.500m.管路直径 d=0.0210m,&=0.02mm2、（湍流）镀锌钢管l/md/m"mm1.5000.02150.10水流量路管压水温度水密度水粘度水流速雷诺数摩擦阻序号/m 3?降/kPa/C/kg ?103 /Pa/m ?s-1Re力系数入Ablasiush-1m-3?s16.9526.1821.5997.80.9695.321176780.0270.01725.5017.8821.6997.80.9674.21933470.0290.01835.0115.1621.6997.

11、80.9673.83850310.0300.01944.009.6021.6997.80.9673.06678890.0290.02053.507.4121.6997.80.9672.68594030.0300.02062.804.8121.6997.80.9672.14475220.0300.02172.403.6121.6997.80.9671.84407330.0310.02282.002.6621.6997.80.9671.53339440.0330.02391.601.7121.6997.80.9671.22271550.0330.025水密度:999.985315 0.019083

12、 T 0.05896 T20.155206 10 4 T3999.985315 0.019083 20.20.05896 20.220.155206 10 420.23998.1 kg/m3水粘度： 0.07374447 0.88161305 T 20.278720.79174849 T 73'19722 0.0418943 T 3.385661.000mPa s水流速:4Qv4 7.065.66m / s36000.02102雷诺数:Re 上"站 0021 ：661186471.000 10 3摩擦阻力系数2d PI；22 0.02119.09 10002998.1 1.5

13、00 5.6620.017blasius0.31630.31631186470.250.017101.301.1721.6997.80.9670.99220640.0340.026111.010.7321.6997.80.9670.77171420.0350.028120.810.4921.7997.80.9650.62137800.0370.029130.600.3021.7997.80.9650.46102070.0410.031计算举例：（以第一组数据为例）水流量Qv=7.06m 3/h,管路压降厶P=19.09kPa,水温度T=20.2 C,管路长度l=1.500m.管路直径d=0.0

14、215m,£=0.10mm水密度:999985315 0.019083T20.05896 T24324330.15520610 4T3999985315 0.019083 21.50.05896 21.520.155206 1 0 421.53997.8.1kg/m3水粘度:0.073744470.88161305T 20.278720.79174849 T 73'197220.0418943 T 3.385660.969mPa s水流速:4Qv4 6.9536000.021525.32m/s雷诺数:Redu997.8 00215 5.321176780.96910 3摩擦阻

15、力系数2d P 2 0.0215 26.18 10000.027lu2997.8 1.5005.322blasius0.31630.31630.017117678 0.253、层流管l/md/m1.000.0029序号水质量/g时间/s管路压降/kPa水温度厂C水密度/kg ?m-3水粘度10 3/Pa ?s水流量/l ?h-1水流速/m ?s-1雷诺数Re摩擦阻系数入入理论值151.84120.50.2522.2997.70.9531.550.071980.3410.3232104.7680.50.7522.2997.70.9534.700.205990.1120.1073125.2360.

16、21.2522.2997.70.9537.510.329580.0730.0674146.8455.51.5322.3997.70.9519.550.4012210.0550.0525183.9450.52.3022.3997.70.95113.140.5516810.0440.0386230.0945.53.9522.4997.60.94918.250.7723400.0390.027计算举例：（以第一组数据为例）水质量m=51.84g,时间t=120.5s ,管路压降厶P=0.25kPa,水温度T=22.2 C,管路长度 l=1.00m,管路直径 d=0.0029m水密度:29999853

17、15 0.019083 T 0.05896 T0.15520610 4 T3 999985315 0.019083 222 0.05896 22*4330.155206 1022.2 997.7kg/ m水粘度:0.073744470.88161305T 20.278720.79174849T 73'197220.0418943T 3.385660.953mPa s水流量:Qv51.84997.7 120.5 36001.55L/h水流速:4Qv4 1.55 10d223600 0.002920.07 m/ s雷诺数:du 997.7 0.00290.07Re1980.953 10 3

18、摩擦阻力系数2d P2 0.00290.25 10000.341997.7 1.5000.072blasius6464RT 1980.3234、湍流-突扩管h/md 1/ml2/md2/ma/mm0.020.01600.280.04200.02水流量水密度水流速水流速局部压水温度局部阻序号/m 3?/kg.m 一（细）（粗）z理论降/kPa/C力系数zh-13/m.s -1/m.s -111.000.2721.7997.81.380.200.6950.730822.000.9121.6997.82.760.400.7400.730833.002.1621.6997.84.140.600.727

19、0.730844.003.8421.7997.85.530.800.7270.730834.0045.1622.1997.73.377.989计算举例：（以第一组数据为例）水流量Qv=1.00m 3/h ,管路压降P=0.27kPa,水温度T=21.7 C,管路长度h=0.02m.管路直径 d1=0.0160m ， l2=0.28m， d2=0.0420m，尸0.02mm水密度:243999985315 0.019083T 0.05896 T2 0.15520610 4 T3999985315 0.019083 21.7 0.05896 21.72 0.155206 104 21.733997

20、.8kg/ m3水流速:u14Qvd124 1.0036000.0162.38m/ su24Qvd224 1.0036000.04220.20m/ s局部阻力系数:22 p22 0.27 1000U220.20219978 0 695u121.382同理可计算得 z 2=0.740 , Z3=0.727 , Z4=0.727 ,Z=0.727取平均值得平均n 515i 1丄(0.6950.7400.7270.7270.727)0.72325局部阻力系数理论值:理论d1 2(1 )2 (1d20.0160 2碗)07308局部阻力系数的相对误差:理论-平均理论100%0.7308-0.72320

21、.7308100% 1.03%5、湍流一截止阀（全开）d/m0.0205序号水流量/m 3?h-1局部压降/kPa水温度/C水密度/kg.m-3水流速/m.s-1局部阻力系数zz理论12.0011.5622.1997.71.688.18023.0025.5622.1997.72.528.038计算举例：（以第一组数据为例）水流量Qv=2.00m 3/h ,管路压降厶P=11.56kPa,水温度T=22.1C, 管路直径d=0.0205m水密度:39977kg/m243243999985315 0.019083T 0.05896 T20.15520610 4T3999985315 0.01908

22、3 2210.05896 22120.155206 1042213水流速:4Qvd124 2.0036000.02052J68m /s局部阻力系数:8.1802 11.5610002997.7 1.682同理可计算得z 2=8.038 , Z3=7.989n 3取平均值得平均3i 1丄 (8.1808.0387.989)8.0693查表可得局部阻力系数理论值：理论局部阻力系数的相对误差:E 论平均 100%100% %理论6、湍流一球阀（全开）d/m0.0205序号水流量/m 3?h-1局部压降/kPa水温度/C水密度/m.s-1水流速/m.s-1局部阻力系数zz理论12.000.7722.0997.71