实验1 流体流动阻力的测定

1、第二章 实验部分实验一 流体流动阻力的测定一、实验目的（1）了解流体流动阻力的测定方法。（2）测定流体流过直管时的磨擦阻力，并确定磨擦系数与雷诺数Re的关系。（3）测定流体流过管件（本实验为闸阀）时的局部阻力，并求出阻力系数。（4）了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理、学会正确使用。二、基本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。这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或因管子大小形状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，阻力损失表现在压强的降低；h

2、f=影响阻力损失的因素十分复杂，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，扩大实验结果的应用范围，可采用因次分析法将各变量综合成准数关系式。影响阻力损失的诸因素有：（1）流体性质：密度，粘度；（2）管路的几何尺寸：管径d，管长，管壁粗糙度e；（3）流动条件：流速u。可表示为：P=f(d,u,e)。组合成如下的无因次式：引入 ，则上式变为：式中，称为直管摩擦系数，滞流时=64/Re；湍流时与Re的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验求得。根据伯努利方程可知，流体通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算出：p=R(指水)g其中：指压差计中指示液密度，k

3、g/m3。本实验中用水银作指示液，被测流体为水。RU型管中水银位差，m。g重力加速度，g=9.81m/s2。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，相当于流体通过与其具有相同管径的若干米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。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件，阀门的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为，各种局部阻力的当量长度之和为Le，则流体在管道中流动时的总阻力损失hf为：hf = 。（2）阻力系数法流体通过某一管件或阀门的

4、阻力损失用流体在管路中的动能系数hf来表示：hf =。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hf之值可应用伯努利方程由压差计读数求出。三、实验装置与流程1、本设备主要参数被测管长（m）管径（公称直径）被测管件20.0213/4闸阀2、流程图图1-1 流体流动阻力测定流程图（1）水箱（8）数显温度（2）控制阀（9）泵（3）放空阀（10）涡轮流量计（4）直管阻力测量U形压差计（11）直管段取压孔（5）平衡阀（12）局部阻力测量U形压差计（6）放空阀（13）闸阀（7）排液阀（14）局部阻

5、力取压孔四、实验步骤与注意事项1、水箱充水至80%。2、仪表调整，MMD智能流量仪及LW-15型按说明书调节。3、打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀4、启动循环水泵。5、排气：（1）管路排气。（2）测压导管排气。（3）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，注意：先排进压管后排低压管（严防压差计中水银冲走），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，测定直管阻力和测定局部阻力（闸阀全开时）。8、测定读数：改变管道中的流量读出一系列涡轮计读数及压差。9、实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验现场。五、数据记录及数据处理数据记录如表1

6、-1所示，数据处理如表1-2所示。表1-1 直管阻力及局部阻力记录表t= 涡轮流量计系数N= 转/（L/s）序 号涡轮转数直管阻力局部阻力左读数右读数左读数右读数12345678910表1-2 直管阻力与局部阻力数据处理表序号直管阻力局部阻力流量Vs/m3·s1流速/m·su=压降/pa雷诺数Re=阻力系数lgRelg压头损失/mhf=阻力系数1234567六、实验报告按正规要求的格式书写实验报告，书写本实验报告时，还注意以下事项：1、根据实验结果，在双对数坐标纸上描绘=f(Re)的曲线或在直角坐标纸上描绘lglgRe的曲线，与化工基础或化工原理教材上的Re曲线对照求相对粗糙度。2、根据局部阻力实验结果，在直角坐标纸上描绘hf 曲线，求局部阻力系数。3、对实验结果进行讨论。七、思考题1、在进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？2、如何检验测试系统内的空气已经被排除干净？3、在U形压差计上装设“平衡阀”有何