食品工程原理实验报告：管路沿程阻力测定

1、食品工程原理实验报告：管路沿程阻力测定江 苏 大 学实验报告系别 班级 做实验日期 20XX 年9月18日姓名 学号交报告日期20XX 年10月20日完成报告所需时间100min 教师评定：实验一管路沿程阻力测定一、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，确定摩擦系数入与雷诺数Re的关系。3、测定流体流过管件时的局部阻力，并求生阻力系数 E o 4、学会压差计和流量计的使 用方法。二、实验原理流体在管内流动时，于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。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的局部阻力。1 .沿程

2、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:hf =Pf=lud22=p1p2,入=2dlPfu2 , Re =du , P=Rg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，必需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；2）管路的几何尺寸：管径 d,管长l ,管壁粗糙度；13） 流动条件：流速u变量关系可以表示为： P=f（d,l,以，p , u, £ ）式中: d管径m ; l管长m;u流速m / s ;流体的密度k

3、g / m3 ;流体的粘度N s / m2; Pf直管阻力引起的压强降 Pa雷诺数Re定义是：滞流时：入=64/ Re ; 湍流时，入与Re的关系受管壁 粗糙度的影响，需实验确定。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。 当量长度法 阻力系数法局部阻力系数E的测定：hfP'f E u22'f2PE 2u式中：E -局部阻力系数，无因次；Pf局部阻力引起的压强降，Pa;'hf局部阻力引起的能量损失，J/kg。三、实验装置流程1 .本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长，管径；闸阀 。测量 仪表：U压差计；LW-15型涡轮流量计，仪器编

4、号为n的仪 表常数为，MMD?能流量仪）。循环水泵。循环水箱。DZ15-40型自动开关。数显温度表。2.流程：21.水箱2.控制阀3. 放空阀4. U形压差计5.平衡 阀6.放空阀7.排液阀8.数显温度表9.泵10.涡轮流量 计11.取压计12 U 形压差计13.闸阀14.取压孔四、实验步骤及注意事1 .水箱充水至80%2 .仪表调整。3.打开压差计上的平衡阀，关闭各放气阀。4 .启动循环水泵。5 .排气：管路排气；测压管排气；关闭平衡阀，缓慢旋 动压差计上放气阀排除压差计中的气泡，排气完毕。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，测 定直管部分阻力和局部阻力

5、。8 .测定读数：改变管道中的流量读生一系列流量Vs、压差Api o 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。3五、实验数据实验装置号：I，被测管长：，被测管径： 被测管件：镀锌水管，仪表常数：水温：0 C o序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10流量仪读数直管阻力损失 pi U管左边读U管右边读 数 cmHg 数 cmHg 700 699 669 620 22 596 560520 44 490 43 310 140 36 130 35局部阻力损失p2 U管左边读 U管右边读数 cmHg数cmHg 23 23 2430 27 27 28 六、数据处理 序流量

6、Vs流速u密度号m3/s m/s p Kg/m3 1 x 10-3 2 x 10-3 3 x 10-3 4 x 10-3 5 x 10-3 6 x 10-3 7 x 10-3 8 x 10-3 9 x 10-3 x 10-3 0粘度以 Pa s X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 Re R1 cmHg R2 cmHg 6 A p1 Pa A p2 Pa 入 E计算过程：uvs/4d=10Redu801079754. 4724AP1 = R1 g= A P2= R2 ( p 指-p 水)g=2

7、p1dlu22210 3310 2p2u2222七、结果分析与讨论1 .用双对数坐标纸关联一定£ /d下，入和Re的关系，并用实验结果估算一工程问题的阻力损失。答：系列入一定£ /d下，入和Re的关系见上图。以 入=为例 hf=hf+hp+ E u2 /2= ( /2)+ X (/2)=/kg2 .根据所得到的人和Re的关系，验证伯拉休斯公式。 答：柏拉修斯公式：。当 Re=,入=即在此条件下柏拉修斯公式不成立。3 .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？答：因为测定数据前不赶尽设备和测压管中的空气的话，会产生误差，使得 U形管的读数不准；赶走方法：关

8、闭进水阀门，打开由水阀门，排走气泡。4 .在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的由 口阀？为什么？答：不应该关闭系统的由口阀；因为关闭阀门就不能排 气了，启动离心泵后会发生气缚现象，不能输送液体。5形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时候开着？什 么时候关闭？答：作用：用来改变流经阀门的流动阻力，从而调节流 量，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当 前气候需要下的部分负荷的流量需求，起平衡作用；当实验 结束时打开，当排除压差计中的气泡时以及实验过程中关 闭。6 .为什么本实验数据需在双对数坐标纸上进行标绘？答：因为变量入和Re的最大值最小值相差很

9、大，直接绘图不方便，采用双对数坐标可以使图形不失真，更好反映 人和Re两者之间的的关系，让人一 目了然。6形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时候开着？什么时候关闭？答：作用：用来改变流经阀门的流动阻力，从而调节流 量，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当 前气候需要下的部分负荷的流量需求，起平衡作用；当实验 结束时打开，当排除压差计中的气泡时以及实验过程中关 闭。6.为什么本实验数据需在双对数坐标纸上进行标绘？答：因为变量入和Re的最大值最小值相差很大，直接 绘图不方便，采用双对数坐标可以使图形不失真，更好反映 人和Re两者之间的的关系，让人一 目了

10、然。6江 苏 大 学实验报告系别 班级 做实验日期 20XX 年9月18日 姓名 学号 交报告日期 20XX 年10月20日完成报告所需时间100min教师评定：实验一管路沿程阻力测定一、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，确定摩擦系数入与雷诺数Re的关系。 3、测定流体流过管件时的局部阻 力，并求生阻力系数 E o 4、学会压差计和流量计的使 用方法。二、实验原理流体在管内流动时，于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。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 引起的局部阻力。1 .沿程阻力流体在水平均匀管道

11、中稳定流动时，阻力损失表现为压 力降低。即：hf =Pf=lud22=p1p2,入=2dlPfu2 , Re = du , P=Rg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，必需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；2）管路的几何尺寸：管径 d,管长l ,管壁粗糙度；13） 流动条件：流速u变量关系可以表示为： P=f（d,l,以，p , u, £ ）式中: d管径m ; l管长m;u流速m / s ;流体的密度kg / m3 ;流

12、体的粘度N s / m2; Pf直管阻力引起的压强降 Pa雷诺数Re定义是：滞流时：入=64/ Re ; 湍流时，入与Re的关系受管壁 粗糙度的影响，需实验确定。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。 当量长度法 阻力系数法局部阻力系数E的测定：hfP'f E u22'f 2PE 2u式中：E -局部阻力系数，无因次;Pf局部阻力引起的压强降，Pa;'hf局部阻力引起的能量损失，J/kg三、实验装置流程1 .本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长，管径；闸阀 。测量 仪表：U压差计；LW-15型涡轮流量计，仪器编号为n的仪 表常

13、数为，MMD?能流量仪）。循环水泵。循环水箱。DZ15-40型自动开关。数显温度表。2.流程：21.水箱2.控制阀3. 放空阀4. U形压差计5.平衡 阀6.放空阀7.排液阀8.数显温度表9.泵10.涡轮流量 计11.取压计12 U 形压差计13.闸阀14.取压孔四、实验步骤及注意事1 .水箱充水至80%2 .仪表调整。3.打开压差计上的平衡阀，关闭各放气阀。4 .启动循环水泵。5 .排气：管路排气；测压管排气；关闭平衡阀，缓慢旋 动压差计上放气阀排除压差计中的气泡，排气完毕。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，测 定直管部分阻力和局部阻力。8 .测定读数

14、：改变管道中的流量读生一系列流量Vs、压差Api o 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。3五、实验数据实验装置号：I，被测管长：，被测管径：被测管件：镀锌水管，仪表常数：水温：0 C o序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10流量仪读数直管阻力损失pi U管左边读U管右边读数 cmHg 数 cmHg 700 699 669 620 22 596 560520 44 490 43 310 140 36 130 35局部阻力损失p2 U管左边读 U管右边读数 cmHg数cmHg 23 23 2430 27 27 28 六、数据处理 序流量Vs流速u密度号 m3

15、/s m/s p Kg/m3 1 x 10-3 2 x 10-3 3 x 10-3 4 x 10-3 5 x 10-3 6 x 10-3 7 x 10-3 8 x 10-3 9 x 10-3 x 10-3 0粘度以 Pa s X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 X 10-4 x 10-4 x 10-4 x 10-4 x 10-4 x 10-4 Re R1 cmHgR2 cmHg 6A p1 Pa A p2 Pa计算过程：uvs/4d=10Redu801079754. 4724API = R1 g= A P2= R2 ( p 指-p 水)g=2p1dlu22210 3310

16、2p2u2222七、结果分析与讨论1 .用双对数坐标纸关联一定 £ /d下，入和Re的关系, 并用实验结果估算一工程问题的阻力损失。答：系列入一定£ /d下，入和Re的关系见上图。以 入=为例 hf=hf+hp+ E u2 /2= ( /2)+ X (/2) =/kg2 .根据所得到的人和Re的关系，验证伯拉休斯公式。 答：柏拉修斯公式：。当Re=,入=即在此条件下柏拉修斯公式不成立。3 .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？答：因为测定数据前不赶尽设备和测压管中的空气的 话，会产生误差，使得 U形管的读数不准；赶走方法：关闭进水阀门，打开由水阀门，排走气泡。4 .在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的由 口阀？为什么？答：不应该关闭系统的由口阀；因为关闭阀门就不能排 气了，启动离心泵后会发生气缚现象，不能