流体管路阻力系数的测定

1、实验数据处理1.原始数据记录装置参数：离心泵型号：MS60 /0.55SSC 转速：2850 r/min额定流量：60 L/min额定功率：0.55 kw额定扬程：19.5 m泵进出口测压点高度差：12.10 cm水的相关参数:t = 28.1 oC，p = 995.7 kg*m-3，p = 0.9579*10-3 Pa*s。重力加速度 g = 9.81 m/s2原始数据记录表1原始数据记录表序号流量qv (L/h)泵进口压力(kpa)泵出口压力(Mpa)电动机功率N.中L(kW)泵转速n(r/min)1600-0.20.2430.22729402800-0.20.2400.240294031

2、000-0.20.2380.245292041200-0.20.2360.255294051400-0.20.2310.274294061600-0.70.2340.260292071800-0.40.2290.279292082000-0.90.2270.289292092200-0.80.2240.2972900102400-1.10.2210.3052920112600-1.10.2180.3142900122800-1.50.2190.3212900133000-1.80.2110.3112900143200-1.70.2090.3392900153400-2.10.2040.3442

3、880163600-2.30.2000.3532880173800-2.70.1960.3612880184000-2.30.1930.3682880194200-3.10.1880.3782880204400-3.30.1840.3812880214600-3.70.1790.3892880224800-3.90.1750.3962880235000-3.70.1690.4032880245200-4.10.1700.4002860255400-4.40.1640.4082860265600-4.90.1570.4152860275800-5.10.1540.4192840286000-5.

4、80.1420.42828402.数据分析及处理以qv = 600 L/h (即第一组数据)为例，计算过程如下：单位换算：600 L/h = 600/1000/3600 m3/s = 1.67*10-4 m3/s, 12.1 cm = 0.121 m,根据基本原理部分的公式，在校核转速后，计算各流量下的泵扬程、轴功率和效率由式qv / q尸n/n可得：qv = n/n*qv (2940/2850*1.67*10-4) m3/s = 1.72*10-4 m3/s扬程H = H0 + (p2-pj/ (p g) = 0.121+( 0.243*1000000+0.2*1000)/(9.81*995

5、.7) = 25.02 m 由式 H / H = (n/n)2 可得：H = (n/n)* H = (2850/2940)2*23.26 m = 23.51 m轴功率N = N *0.95 = (0.227*0.95) = 0.216 kw由式 N / N = (n/n)3可得：N= (n/n)3*N = (2850/2940)3*0.216 kw = 0.196 kwn = (qvHp g/N) *100% = (1.67*10-4*25.02*995.7*9.81/0.216/1000)*100% = 18.93%n = (q Hp g/N)= (1.72*10-4*23.51*995.7

6、*9.81/0.196/1000)*100% = 20.11%按此方法，对后面几组数据实施同样的计算，列出表格如下：表2离心泵特性曲线数据处理表序号qvx10-4(m3/s)qv x 10-4 (m3/s)H(m)H (m)N (kW)N(kW)n /%n /11.671.6225.0223.510.2160.19618.9320.1122.222.1524.7123.220.2280.20817.6818.7832.782.7124.5123.350.2330.21617.1818.1243.333.2324.3022.840.2420.22116.3617.3953.893.7723.79

7、22.360.2600.23714.9115.8464.444.3424.1523.000.2470.23015.9516.8375.004.8823.6122.490.2650.24614.5315.3385.565.4223.4522.340.2750.25513.9314.7096.116.0123.1422.340.2820.26813.3814.02106.676.5122.8621.780.2900.26912.8713.58117.227.1022.5521.780.2980.28312.3312.92127.787.6422.7021.920.3050.28912.1412.7

8、2138.338.1921.9121.160.2950.28012.1012.68148.898.7421.6920.950.3220.30610.9911.51159.449.3521.2220.780.3270.31710.5911.021610.009.9020.8320.400.3350.32510.1310.551710.5610.4520.4620.040.3430.3329.7310.131811.1111.0020.1219.700.3500.3399.399.771911.6711.5519.6919.280.3590.3488.949.312012.2212.0919.30

9、18.900.3620.3518.709.052112.7812.6418.8318.440.3700.3588.318.652213.3313.1918.4418.050.3760.3657.998.322313.8913.7417.8017.430.3830.3717.587.892414.4414.3917.9417.820.3800.3767.707.962515.0014.9517.3617.240.3880.3847.317.552615.5615.5016.7016.580.3940.3906.917.142716.1116.1716.4116.520.3980.4026.726

10、.902816.6716.7315.2515.360.4070.4116.126.28注：t是水的温度，q是水的流量，N 是电动机功率，p1是泵进口压力，p2是泵出口压力，n是 泵转速，p是水的密度，qV是校核流量，H是扬程，H是校核扬程，N是轴功率，N是校核轴功 率，n是效率，n是校核效率。3.分别绘制一定转速下的H-q N-q、n-qv曲线。实验阻力系数入与理论阻力系数A Blasius的对比及分析 0 030 -实验阻方系数A0.02S -理论阻力系数虹0.02Y Q.024Q.022Q.020Q.018 1000020000 MD00 000500006000070000Re图1实验阻

11、力系数人与理论阻力系数2 Blasius的对比图分析：实际测量结果与理论Blasius方程之间相对误差的绝对值处于0.59%-13.70%之间。理论上仪器的相对 误差会在2 %-5 %之间，相对误差的数值相对来说有些不合理。可能原因是：原因一：Blasius方程成立的前提是针对水平光滑管而言的，水平光滑管的摩擦系数X与管壁粗糙度 无关。但实际所用的测量管路不可能完全光滑，壁面一定存在突出部分，导致管路不完全光滑，可能 会与经验方程XBlasius = 0.3164 Re-0.25存在误差。原因二：Blasius方程的适用范围为3000Re10000，而实际最大的一个Re达到了 70207，远远

12、高于 这个值。原因三：一次的实验结果可能并不具有代表性，理论上应进行多次实验。粗糙管和光滑管A -Re曲线0.0310.000.02S0.0230.027y 0.0260.0250.0240.0230.022粗楂管光滑管1DC1OD 粗楂管光滑管1DC1OD 20000 3ODD0 如的。 50000 6OD0D 70000图2粗糙管与光滑管阻力系数人与雷诺数Re的关系图入-Re曲线分析：由图2可知，对粗糙管和光滑管进行分析：流体在管内流动时，可分为三种不同的流动情况。由实 验数据分析可知，此时为湍流区。对照化工基础课本P135图3-25，根据粗糙管和光滑管曲线分析：粗糙管：相对粗糙度/d =

13、 0.002，绝对粗糙度8 = 0.042 mm；光滑管：相对粗糙度8/d = 0.002，绝对粗糙度8 = 0.042 mm。由图2、图3分析可知：a）粗糙管的摩擦系数X明显要高于光滑管；b）粗糙管和光滑管的曲线在Re 50000时，摩擦系数X随Re增大变化不明显。判断此时可能处于完全湍流区。在该区域 内，摩擦系数X只与8/d有关，而不随Re改变。局部阻力管以qv = 800 L/h （即第一组数据）为例，计算过程如下：单位换算：800 L/h = 2.2222*10-4 m3/s，21 mm = 0.021 m，1000 mm = 1.000 m光滑管内的流体流速 u3 :u3 = qv/

14、（1/4nd2）= 2.2222*10-4/（1/4*3.14*0.0212） m/s = 0.6419 m/s雷诺数 Re = dup/ 日=0.021*0.6419*997.7705/ （0.9579*10-3） = 14041分析：该管的阻力由两部分构成，直管阻力和局部阻力，因此在计算由局部阻力引起的压力差时应减 去直管阻力引起的压力差故压力差（局部阻力）hf* = hf- hf = （3.45-2.99） cmH2O = 0.46 cmH2O = 4.6*10-3 mH2O阻力系数& = 2g* hf* /u2 = 2*9.81*4.6*10-2/0.64192 = 0.0299按此方

15、法，对后面几组数据实施同样的计算，填入表4,并对其平均值，得平均局部阻力系数& = 0.1770表4局部阻力管数据处理表流量qv(L/h)流速u3 (m/s)总压力差hf （直管阻力+ 局部阻力） （cmH2O）压力差hf（直管阻力）（cmH2O）压力差hf*（局部阻力）（cmH2O）雷诺数Re局部阻力系 数8000.64193.452.990.46140410.219011000.88265.855.110.74193070.186414001.12349.287.951.33245720.206817001.364113.4711.382.09298380.220420001.604818

16、.3516.012.34351030.178323001.845522.6319.962.67403690.153826002.086228.2624.853.41456340.153729002.327034.8030.214.59509000.166332002.567742.3636.585.78561650.172035002.808449.9743.266.71614310.166938003.049157.5150.187.33666960.154740003.209662.8555.207.65702070.1457实验思考题l花滞装置曲布气工作时是否一定要天阳流程昆藤的出门阀？为fi项？泠 是的*理由是*由畴心珏甘牲丽洗可m 流量:为零时.掘功率最小，屯凯负荷最小起到保事电机的作用，乏如何检测rr路中的室气己蜂被推除于部？答I启动咨心泵用大流毗水新环肥浅僵在系携内的堂气储走.关册出口阀后.打开“形修 皿部的网门.利用空U.R迎使U形肯两支管水在F降，函苴食祓柱水平.证明簸说中空 气巳峻H隙F冲.a.以水携仆股所测叫的；关系於皆造川耻宜流体？如饲应用？答，门）道叩箕他种类的牛顿型浦伸.理屯，从火=B（R%hD可以看出.阻力系数与旋体具体流宽）璃毒无关