管路沿程阻力测定

1、实验一管路沿程阻力测定班级：食品科学1201姓名：张伟 3120901018一、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、测定流体流经直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数入与&关系。3、测定流体流经管件时的局部阻力，并求出阻力系数q。4、学会压差计和流量计的使用。二、实验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。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大 小、形状的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,阻力损失表现为压 强降低：hf=QP湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂，

2、目前不能完全用理论方法求 解，必须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闱， 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：流体性质：密度p，粘度U；管路的几何尺寸：管径d,管长I,管壁粗糙度;流动条件：流速U。关系变量可以表示为：Ap=f (d,l,u,p,u,)组合成如下的无因次式：P pXu2半，拓);P pXu2引入：A = (p (Re浦则上式变为：hf = ? =入上式中：入称为直管摩擦系数，滞流时，入二64/Re；湍流时，入与Re的关 系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。根据伯努利方程可知，流体流经直管的沿程阻力损失，可直接由所测 得的液柱压

3、差计读数R （m）算出：Ap=R （p水银-p水）g其中：p指一一压差计中指示剂的密度（kg-nf，）。本实验中以水银作为 指示剂，另一流体为水。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）当量长度法流体流经某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流 经与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管长度称为当 量长度，用符号Ele表示。因此，流体在管路中流动时总阻力损失 hf为：2）阻力系数法流体流经某管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数hp表示:u2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的直管长

4、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hp的值可以应用伯努利方程由液柱压差 计读数R求出。u可以由涡轮流量计及MMD智能流量仪算出：U =U =(m/s)式中：Vs-平均流量（m/s）三、实验装置与流程1、本实验装置及设备主要参数被测元件：镀锌水管，管长2.0m,管径（公称直径）0.021m,闸阀D=3/4。1）测量仪器：U形压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.44.0m3/h,仪器编 号I的仪表常数为599.41 （次/升），仪器编号II的仪表常数为 605.30 （次/升），MMD智能流量仪）。2）循环水泵。3）循环水箱。4）DZ15-4

5、0型自动开关。5）数显温度表。2、流程611流体流动阻力损失实验流程图1 .水箱6.放空阀11 .取压孔2.控制阀7.排液阀12. U形压差计3.放空阀8,数显温度表13.闸阀4. U形压差计9.泵14.取压孔5.平衡阀10.涡轮流量计四、实验操作步骤及注意事项1、水箱充水至80% 32、仪表调整（涡轮流量计、MMD智能流量己按说明书调节）。3、打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。4、启动循环水泵（首先检查泵轴是否转动，全开阀13,全关阀2,后启动）。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（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走）， 排气

6、完毕。6、读取压差计零位读数。7、开启调节阀至最大，确定流量范闱，确定实验点（810个），测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。8、测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量Vs,压差Api （或Ap2）o注意：每改变一次流量后，必须等流量稳定后，才能保证测定数据的准确。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。五、实验数据记录实验装置号：II被测管长：2.0m被测管径：0.021m被测管件：镀锌水管仪表常数：605.30次/升水温：25.2C序 号流量仪读数 （次/s）直管阻力损失局部阻力损失Ap：U管左边读数 cmHgU管右边读数 cmHgU管左边读数 cmHgU管右边

7、读数 cmHg0649（初始）（初始）（初始）（初始）158547. 8518. 6016. 5325.40252345. 0021.5017. 5024. 40345942. 4024. 1018. 4023.60439040. 0026. 4019. 0023. 00532137. 8028. 5019. 7022. 30626136. 3530. 0520. 2021.90719534. 9031.4020. 6021.60813034. 0032. 4020. 9021. 1096533. 3033. 0021.0021.00六、实验数据处理序号流量V, ms/s流速 u m/s密度P

8、 kg/m3粘度R PaSReRi cmHgR： cmHgpi PaZkp2PaAq10.0009662.7929970.0008956531129.258.8736126109550.09762.82020.0008642.4969970.0008955838923.56.92902585220.09812.74430.0007582.1909970.0008955124418.35.22260264220.09922.68540.0006441.8619970.0008954354113.641679749400.10212.86150.000531.5329970.00089535837

9、9.32.61148632110.10312.74560.0004311.2469970.000895291396.31.7778121000.10562.71570.0003220.9319970.000895217703.51432312350.10512.86180.0002150.6209970.000895145141.60.219762470.10811.28790.0001070.3109970.00089572570.3037100.08110.0001000.0009970.000895000000.00000.000计算过程（以序号2为例）4xVs u =n x d2R -

10、 dUp -le 4 X 0.000864=2.496m/snx 0.02120.021 X 2.496 X 997=583890.000895Ap2 = R2 XPi = Rj. x (p，w p,J x g Ap2 = R2 X2 x Apx x d p x 1 x u22 X 29024 X 0.021=997 x 2.0 x 2.502 - 0 0981(p 水银-p ：、) xg= 0.069 X (13600 - 997) X 9.8 = 8522pu22 x Ap2 2 x 8522 =2.74 997 x 2.502七、实验结果与讨论1、用双对数坐标纸关联一定/d下，A和Re的

11、关系，并用实验结果估算一工程 问题的阻力损失。一定e/d下，入和Re的关系见上图。以入=0. 1056为例：ec 1u2八 /cl/ 2.0 1.2462 , cr.L 1.2462八八八。Shf =Ax-x- + x =0.1056X x+2.715 x=9.91J/kgCl 乙乙UUL 乙 乙2、根据所得到的入和Re的关系，验证伯拉修斯公式。答：A=0.3164/Re-25取Re=29138. 8,柏拉修斯公式得出的入=0.024217与实验得出入=0.105638 相差太大，不能得出柏拉修斯公式成立。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：测量管两端的压差是根据P二Rg（p加-pQ,空气密度太小，会影响测量结果方法：打开水泵，打开出水阀门，排走气泡。4、在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出II阀？为什么？答：要关闭出I I阀，这样才能通过U形压差计的液面是否变化判断系统