流体力学综合实验流动阻力测定ppt课件

1、流膂力学综合实验安装 流体流动阻力测定 一、实验目的一、实验目的 1掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的普通实验方法。损失的普通实验方法。 2测定直管摩擦系数测定直管摩擦系数与雷诺准数与雷诺准数Re的关系，验的关系，验证在普通湍流区内证在普通湍流区内与与Re的关系曲线。的关系曲线。 3测定流体流经管件、阀门时的部分阻力系数测定流体流经管件、阀门时的部分阻力系数。 4学会倒学会倒U形压差计和涡轮番量计的运用方法。形压差计和涡轮番量计的运用方法。 5识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。作用。 二、根本原理二

2、、根本原理 流体经过由直管、管件如三通和弯头等流体经过由直管、管件如三通和弯头等和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所呵斥机械能损失械能。流体流经直管时所呵斥机械能损失称为直管阻力损失。流体经过管件、阀门称为直管阻力损失。流体经过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改动所引起时因流体运动方向和速度大小改动所引起的机械能损失称为部分阻力损失。的机械能损失称为部分阻力损失。 1直管阻力摩擦系数的测定 流体在程度等径直管中稳定流动时，阻力损失为：2221udlppphff2

3、2lupdf即， 式中： 直管阻力摩擦系数，无因次； d 直管内径，m； 流体流经l米直管的压力降，Pa； 单位质量流体流经l米直管的机械能损失，J/kg； 流体密度，kg/m3； l 直管长度，m； u 流体在管内流动的平均流速，m/s。 滞流(层流)时，Re64duRe式中：Re 雷诺准数，无因次； 流体粘度，kg/(ms)。湍流时是雷诺准数Re和相对粗糙度/d的函数，须由实验确定。 由上式可知，欲测定，需确定l、d，测定、u、等参数。 l、d为安装参数安装参数表格中给出， 、经过测定流体温度，再查有关手册而得， u经过测定流体流量，再由管径计算得到。 2部分阻力系数 的测定 部分阻力损失

4、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呵斥的机械能损失看作与某一长度为 的同直径的管道所产生的机械能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号 表示。 elel 这样，就可以用直管阻力的公式来计算部分阻力损失，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同计算，那么流体在管路中流动时的总机械能损失 为：22udllhef(2)阻力系数法 流体经过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，部分阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即： 22ugphff 故 22gupf式中： 部分阻力系数，

5、无因次； fp 部分阻力压强降，Pa； 流体密度，kg/m3； g 重力加速度，9.81m/s2；u 流体在小截面管中的平均流速，ms。 本实验采用阻力系数法表示管件或阀门的部分阻力损失。 根据衔接纳件或阀门两端管径中小管的直径d，指示液密度 ，流体温度t0(查流体物性、)，及实验时测定的流量V、液柱压差计的读数R，经过上述公式求取管件 或阀门的部分阻力系数。0 三、实验安装与流程三、实验安装与流程 1、实验安装、实验安装 实验安装如图实验安装如图1所示：所示： 1水箱；2离心泵；3进口压力表；4出口压力表；5涡轮番量计；6闸阀；7球阀； 8倒U形压差计；9均压环；10球阀； 11部分阻力管上

6、的闸阀；12出水管路闸阀；13水箱放水阀；14-温度计 图1 实验安装流程表示图 2.实验流程 实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮番量计和倒U型压差计等所组成的。管路部分有四段并联的长直管，分别为用于测定部分阻力系数，光滑管直管阻力系数，粗糙管直管阻力系数以及层流管阻力系数。测定部分阻力部分运用不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)；光滑管直管阻力的测定同样运用内壁光滑的不锈钢管，粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管，测定层流管阻力系数运用的是不锈钢管。 水的流量运用玻璃转子流量计丈量，管路和管件的阻力采用倒U形压差计将进口出口的压差直接显示出来

7、。 3安装参数 安装参数如表1所示。 表1装置1名称材质管内径（mm）测量段长度（cm）管路号管内径粗糙管镀锌铁管1A21.0100光滑管不锈钢管1B20.0100局部阻力管不锈钢管1A20.094.5 四、实验步骤四、实验步骤 1泵启动：首先对水箱进展灌水，然后封泵启动：首先对水箱进展灌水，然后封锁出口阀，翻开总电源和仪表开关，对水锁出口阀，翻开总电源和仪表开关，对水泵进展灌泵，以防止气缚，然后翻开水泵，泵进展灌泵，以防止气缚，然后翻开水泵，待电机转动平稳后，把出口阀渐渐开到最待电机转动平稳后，把出口阀渐渐开到最大。大。 2. 实验管路选择：选择实验管路，把对应实验管路选择：选择实验管路，把

8、对应的进口阀翻开，并在出口阀最大开度下，的进口阀翻开，并在出口阀最大开度下，坚持全流量流动坚持全流量流动510min。 3. 排气：先进展管路的引压操作。需翻开排气：先进展管路的引压操作。需翻开光滑管均压环上的引压阀光滑管均压环上的引压阀A和和B后，对后，对1号号倒倒U型管这种压差计内充空气，以待测液型管这种压差计内充空气，以待测液体为指示液，普通用于丈量液体小压差的体为指示液，普通用于丈量液体小压差的场所进展操作如下，其构造如图场所进展操作如下，其构造如图2所示。所示。图2 倒U型管压差计1低压侧阀门；2高压侧阀门；3进气阀门； 4平衡阀门；5出水活栓 a)排出系统和导压管内的气泡。封锁管路

9、总出口阀7，使系统处于零流量、高扬程形状。封锁进气阀门(3)和出水活栓(5)以及平衡阀门(4)。翻开高压侧阀门(2)和低压侧阀门(1)使实验系统的水经过系统管路、导压管、高压侧阀门(2)、倒U形管、低压侧阀门(1)排出系统。 b)玻璃管吸入空气。排净气泡后，封锁(1)和(2)两个阀门，翻开平衡阀(4)和出水活栓(5)进气阀(3)，使玻璃管内的水排净并吸人空气。 c)平衡水位。封锁阀(4)、(5)、(3)，然后翻开(1)和(2)两个阀门，让水进入玻璃管至平衡水位(此时系统中的出水阀门一直是封锁的，管路中的水在零流量时，U形管内水位是平衡的。)压差计即处于待用形状 d)调理管路总出口阀，那么被测对

10、象在不同流量下对应的差压，就反响为倒U型管压差计的左右水柱之差。 4引压：翻开对应实验管路的手阀引压：翻开对应实验管路的手阀,然后适当调然后适当调理流量大小，看能否倒理流量大小，看能否倒U形压差计可以正常指示。形压差计可以正常指示。 5流量调理：手控出水闸阀，流量调理：手控出水闸阀，,然后开启管路出然后开启管路出口阀，调理流量，让流量从小到大或从大到小变口阀，调理流量，让流量从小到大或从大到小变化。每次改动流量，待流动到达稳定后，记下对化。每次改动流量，待流动到达稳定后，记下对应的压差值，主要获取实验参数为：流量应的压差值，主要获取实验参数为：流量Q、丈、丈量段压差量段压差P，及流体温度，及流

11、体温度t；管内径；管内径d和丈量段管和丈量段管长长L为给定的安装参数。按上步操作，由小到大为给定的安装参数。按上步操作，由小到大或由大到小调理管路总出口阀，待各参数显示稳或由大到小调理管路总出口阀，待各参数显示稳定后，读取各项数据，共作定后，读取各项数据，共作810组实验点。组实验点。 6进展粗糙管阻力测定：先翻开粗糙管的进展粗糙管阻力测定：先翻开粗糙管的阀门，然后将管路上的闸阀开到最大开度，阀门，然后将管路上的闸阀开到最大开度，反复反复15步骤。步骤。 7进展部分阻力管阻力测定：先翻开部分进展部分阻力管阻力测定：先翻开部分阻力管的阀门，然后将管路上的闸阀开到阻力管的阀门，然后将管路上的闸阀开

12、到最大开度，反复最大开度，反复15步骤。步骤。 8实验终了：封锁出口阀，封锁水泵和仪实验终了：封锁出口阀，封锁水泵和仪表电源，清理安装。表电源，清理安装。 9计算：安装确定时，根据和计算：安装确定时，根据和u的实验测的实验测定值，可计算定值，可计算和和，在等温条件下，雷诺，在等温条件下，雷诺数数Re=du/=Au，其中，其中A为常数，因此只为常数，因此只需调理管路流量，即可得到一系列需调理管路流量，即可得到一系列Re的的实验点，从而绘出实验点，从而绘出Re曲线。曲线。 五、实验数据处置五、实验数据处置 根据上述实验测得的数据填写到下表：根据上述实验测得的数据填写到下表： 实验日期：实验日期：

13、实验人员：实验人员： 学号：学号： 温度：温度： 安装号：安装号： 直管根本参数：直管根本参数： 光滑管径光滑管径 粗糙管径粗糙管径 部分阻力管径部分阻力管径 表2序号流量(m3/h)光滑管mmH2O粗糙管mmH2O局部阻力mmH2O左右压差左右压差左右压差 六、实验报告六、实验报告 1根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出标绘出Re曲线，对照化工原理教材上有关曲曲线，对照化工原理教材上有关曲线图，即可估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙线图，即可估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。度。 2根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，计算其误差。计算其误差。 3根据部分阻力实验结果，求出闸阀全开时根据部分阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均的平均值。值。 4对实验结果进展分析讨论。对实验结果进展分析讨论。 七、思索题七、思索题 1在对安装做排气任务时，能否一定要封锁在对安装做排气任务时，能否一定要封锁流程尾部的出口阀流程尾部的出口阀?为什么为什么? 2如何检测管路中的空气曾