流体阻力实验报告

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型 - 第 套实验日期：2013-11-4页脚.一、实验摘要本实验使用 104 实验室 UPRS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，局部阻力系数二、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

2、管道的阻力，确定局部阻力系数。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 hf (gZ1pu2pu211 ) ( gZ222 ) he(1)22其中 he=0,z1 =z 2,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：（1）直管道阻力损失hflu 2d2(2)。其中， l 为管道长度， d 为管道径，u 为管平均流速。只要测定l，d，u，和，代入方程即可求得阻力hf。页脚其中，的理论值计算方法为：0.3163湍流0.25Re.；层流Re64 。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

3、为 测量2d ( p1p2 ) 。lu 2（2）管道局部阻力损失 h fu21（3）。其中，为管道局部阻力系数，2u 为平均流速（突扩管对应细管流速u ）。将和u 代入方程即可求得局部阻1f力 h 。其中，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2 2( p2 p1)法为 阀门（p2 )； 突扩管 1-u2。2 p1u2u21四、实验流程和设备页脚.TIQIPI0102035674118910112213流体阻力实验带控制点工艺流程1、水箱2、水泵 3、涡轮流量计4、主管路切换阀5、

4、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， oC ; ；QI02 水流量， m3.h-1； 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, =0.02mm;镀锌管， l=1.500m ， d=0.0215m ，=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;页脚.层流管， l

5、=1.500m,d=0.0030m 。仪器仪表：涡轮流量计， L2GY-25 型， 0.63. -1，精确度等级 0.5；10 m h温度计， Pt100 ， 0200oC ，精度等级0.2；压差传感器， WNK3051型， -20100kPa ，精度等级0.2，测势能差T；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，排净主管路的气体。3、关

6、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，3. -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 条件直管 16 m h下再次检查零点P0。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

7、入水量，再点击“记录数据”，最后改流量，t 120s， P 取平均值。页脚.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14 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l/md/m/mm1、（湍流）

8、不锈钢管1.5000.02100.02水粘度水流量管路压水温度水密度3水流速雷诺数摩擦阻序号10/Pa?blasius/m 3?h -1降 /kPa/ /kg ?m -3s/m ?s-1Re力系数17.0619.0920.2998.11.0005.661186470.0170.01727.0019.0320.5998.00.9935.611184900.0170.01735.1011.3220.6998.00.9914.09865350.0190.01844.017.3320.8998.00.9863.22683670.0200.020页脚.53.505.7920.9998.00.9832.8

9、1598150.0.02062.803.7720.9998.00.9832.25478520.0.72.503.0620.9998.00.9832.00427250.0.82.001.9520.9998.00.9831.60341800.0.91.601.2820.9998.00.9831.28273440.0.025101.300.8620.9998.00.9831.04222170.0.026111.000.5020.9998.00.9830.80170900.0.120.800.3120.9998.00.9830.64136720.0.130.600.0520.9998.00.9830.

10、48102540.0060.计算举例 ：（以第一组数据为例）3水流量 Qv=7.06m /h, 管路压降P=19.09kPa, 水温度 T=20.2，管路长度 l=1.500m, 管路直径 d=0.0210m,=0.02mm水密度：999.9853150.019083 T0.05896T 20.15520610 4 T 3 999.985315 0.019083 20.20.05896 20.2 2 0.155206 10 4 20.23 998.1kg / m3水粘度：0.073744470.88161305T20.278720.79174849T73. 197220.0418943T 3.

11、385661.000mPas水流速： u4Qv4 7.065.66m / sd 236000.0210 2雷诺数： Redu998 .10.0215.661186471.000103摩擦阻力系数2d P20.02119.0910000.017lu 2998 .11.5005.66 20 .31630 .31630 .017blasius118647Re 0 .250 .252、（湍流）镀锌钢管l/md/m/mm1.5000.02150.10页脚.水粘度水流量路管压水温度水密度3水流速雷诺数摩擦阻序号10/Pa?blasius/m 3?h -1降 /kPa/ /kg ?m -3/m ?s-1Re

12、力系数s16.9526.1821.5997.80.9695.321176780.0270.01725.5017.8821.6997.80.9674.21933470.0.01835.0115.1621.6997.80.9673.83850310.0300.01944.009.6021.6997.80.9673.06678890.0.02053.507.4121.6997.80.9672.68594030.0300.02062.804.8121.6997.80.9672.14475220.0300.72.403.6121.6997.80.9671.84407330.0.82.002.6621.6

13、997.80.9671.53339440.0330.91.601.7121.6997.80.9671.22271550.0330.025101.301.1721.6997.80.9670.99220640.0340.026111.010.7321.6997.80.9670.77171420.0.120.810.4921.7997.80.9650.62137800.0.130.600.3021.7997.80.9650.46102070.0410.计算举例 ：（以第一组数据为例）3水流量 Qv=7.06m /h, 管路压降P=19.09kPa, 水温度 T=20.2，管路长度 l=1.500m,

14、 管路直径 d=0.0215m ，=0.10mm水密度：999.985315 0.019083T0.05896 T 20.15520610 4 T3999.985315 0.019083 21.50.05896 21.52 0.155206 10 4 21.53997.8.1kg/ m3水粘度：0.073744470.88161305T20.278720.79174849T 73. 197220.0418943T 3.385660.969mPa s4Qv46.955.32m / s水流速： u236000.0215 2d雷诺数： Redu997 .80.02155.321176780.9691

15、03摩擦阻力系数2d P20.021526.18 10000.027lu 2997.81.5005.3220 .31630 .31630 .017blasius0 .25117678 0 .25Rel/md/m3 、层流管1.000.0029页脚.水质量时间管路压降水温度水密度水粘度 103水流速雷诺数序号水流量摩擦阻系数/g/s/kPa/ /kg ?m-3/Pa ?s/l ?h -1/m ?s-1Re理论值151.84120.50.2522.2997.70.9531.550.071980.3410.3232104.7680.50.7522.2997.70.9534.700.205990.11

16、20.1073125.2360.21.2522.2997.70.9537.510.329580.0.0674146.8455.51.5322.3997.70.9519.550.4012210.0.0525183.9450.52.3022.3997.70.95113.140.5516810.0440.0386230.0945.53.9522.4997.60.94918.250.7723400.0390.027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P=0.25kPa, 水温度 T=22.2，管路长度l=1.00m, 管路直径 d=0.002

17、9m水密度：999.985315 0.019083 T0.05896 T 20.155206 10 4 T3 999.985315 0.019083 22.20.05896 22.22 0.155206 10 4 22.23 997.7kg/ m3水粘度：0.073744470.88161305T 20.278720.79174849T 73. 197220.0418943T 3.385660.953mPa s水流量： Qvm51.841.55L / ht 997.7 120 .5 3600水流速：雷诺数：4Qv4 1.5510 30.07m / su236000.00292dRedu997

18、.70.00290.070.953103198摩擦阻力系数2dP2 0.00290.25 1000lu2997.71.5000.3410.07264640 .323blasius198Rel/md/ml /md /m/mm4、湍流突扩管11220.020.01600.280.04200.02水流速水流速水流量局部压水温度水密度局部阻序号/m 3?h-1/kg.m -3(细）（粗）理论降/kPa/ /m.s -1/m.s -1力系数11.000.2721.7997.81.380.200.6950.730822.000.9121.6997.82.760.400.7400.7308页脚.33.002

19、.1621.6997.84.140.600.7270.730844.003.8421.7997.85.530.800.7270.730855.657.6721.8997.87.811.130.7270.7308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， 管路长度 l1=0.02m, 管路直径 d =0.0160m ， l =0.28m ， d=0.0420m ，=0.02mm122水密度：999.985315 0.019083 T0.05896 T 20.155206 10 4 T3999.985315 0.01

20、9083 21.7 0.05896 21.720.155206 10 4 21.73 997.8kg/ m34Qv41.001.38m / s；u24Qv4 1.000.20m / s水流速： u136000.016d236000.042 2d 2212u222p0.20220.271000局部阻力系数：111997.80.695u121.3822345同理可计算得=0.740，=0.727，=0.727 ，=0.727n51取平均值得10.7400.7270.7270.727)0.7232平均5i( 0.69515i局部阻力系数理论值：理论(1d1)2(10.016020.7308d2)0.

21、0420局部阻力系数的相对误差：E理论 -平均0.7308 - 0.72321.03%100%100%理论0.73085、湍流截止阀(全开 )d/m0.0205水流量局部压水温度水密度水流速局部阻序号/m 3?h-1理论降/kPa/ /kg.m-3/m.s-1力系数12.0011.5622.1997.71.688.23.0025.5622.1997.72.528.03834.0045.1622.1997.73.377.989页脚.计算举例 ：（以第一组数据为例）水流量 Qv=2.00m 3/h ， 管路压降P=11.56kPa, 水温度 T=22.1，管路直径 d=0.0205m水密度：999

22、.985315 0.019083 T 0.05896 T 20.155206 10 4 T3 999.985315 0.019083 22.1 0.05896 22.120.155206 10 4 22.13 997.7kg/ m34Qv42.00水流速： u36001.68m / sd 20.0205 21局部阻力系数：2p2 11.56100012997 .78.180u1.682同理可计算得2=8.038 ，3=7.989n 31取平均值得 平均18.0693i(8.180 8.038 7.989)3i 1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理论- 平均100%100% %理论d/m6、湍流球阀（全开）0.0205水流量局部压水温度水密度水流速局部阻序号/m 3?h -1理论降/kPa/ /m.s-1/m.s-1力系数12.000.7722.0997.71.680.54522.991.4622.0997.72.520.462