流体滚动阻力的测定

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流体滚动阻力的测定

一试验目的

⒈了解测定流体滚动阻力摩擦系数工程定义，把握测定方程

⒉测直管摩擦阻力和管件阀门的局部阻力确定摩擦系数与Re关系

⒊熟悉压差计流量计方法

⒋认识组成管路系统部件和阀门作用

二主要试验装置

离心泵循环水箱涡轮番量计阀门直管和管件U型压差计温度计

三试验原理

㈠直管阻力

流体在水平均匀管道中稳定滚动时，由1到2损失表现为压力降低H=p1-p2/ρ

因次分析法

1流体性质密度黏度

2管路几何尺寸管径管长管壁粗糙度

3滚动条件流速

Δp/u=ψ(duρ/μ,l/d,ε/d)

Re流体滚动形态影响无因次

l/d相对长度无因次几何准数

з/d管壁相对粗糙度

则Δp/ρ=l/dψ(Re,ε/d)u/2

≡h=Δp/ρ=λl/du/2(直管阻力)

Δp=R(ρ-ρ)g

Q=f/ε

局部阻力：局部阻力系数法：

流体通过某一管件或阀门阻力损失用管路动能系数

表示

H=Δp/ρ=зu/2

四试验设计

由试验原理h=Δp/ρ=λl/du/2和Δp/ρ=зu/2至改变管路流体流速和流量测相应直管阻力压差Δp与局部阻力压差Δp得一系列λεRe在小范围多布点

测试点及测试方法

原始数据：uΔpΔptdl

测试点直管两端和局部两端设测压点（ΔpΔp）

测法Q=f/з

控制点及调法试验控制调理参数流量Q，可在管路系统出口端设控制调理阀门

五试验操作要点

①试验开始前，关闭流体出口控制阀门开启水银压差计平衡阀

②启动离心泵

③分别进行管路系统引压管压差计的排气工作，保证数据测定稳定可靠。管路系统排气：开启出口调理阀，让水滚动片刻，将管路中大部分空气排出，将出口阀门关闭，开启管路，出口端上方排气阀使管路中剩余空气排出

引压管压差计排气：依次开启迅速关闭压差计上方的排气阀，使管路剩余空气排出

④排气终止平衡阀

⑤将出口控制阀开最大，观测最大流量范围或最大压差变化范围，确定布点。⑥流量调理后，稳定后一段时间，测数。

⑦先开平衡阀关出口控制阀，关闭离心泵，电源。

注意

⒈先开水泵，在开涡轮番量计

⒉先关计数表再关水泵

试验中各已知量：水温t=16.0℃

ζ=332.66

直管管长2m

管内径：d1=20mm，d2=32mm

六计算实例：全部以第一组数据为例

流量qv*103=f/ζ=533/332.66=1.60(m3/s)

流速U=4*0.001*1.60/(3.14*0.02*0.02)=5.10(m/s)

雷诺数Re*10-4=0.02*998.2*5.10/1.005/0.001*0.0001=10.1

直管阻力Wf=536.0*0.001*(13600-998.2)/998.2*9.81=66.37（J/kg）

摩擦系数

λ*102=536.0*0.001*(13600-998.2)*9.81*2*0.02/(998.2*2*5.102)*100=5.10局部管阻力Wf’=552.0*0.001*(13600-998.2)*9.81/998.2=68.35（J/kg）局部阻力系数ε=2*68.35/1.992=34.41

⒊

摩擦系数ε平均值=34.76

七思考题：

1u型压差计上的平衡阀有何作用？在什么请状况下它是开着的？在什么状况下它是关着的？

为了保证U型压差计两端压力在试验开始时一致。试验开始前与终止后是开着的，在测量开始时是关着的。

2为什么要将试验数据在双对数坐标纸上绘制？

对数可以把乘除变成加减，对数使坐标点更为明了

3不同管径，不同水温下测定的λ-Re能否关联到一条曲线上？为什么？

不一定能够关联到一条曲线上，湍流区，λ=Φ(Re，ε/d)。即湍流系数是Re，ε/d的函数不同管径时，ε/d不同，，故不能关联。

４以水为工作流体测定的λ-Re曲线能否用于计算空气在管内的滚动阻力？为什么？

可以，雷诺准数是无因次数群。它允许d，ρ，发生变化。

５两段管线的管径、管长、相对粗糙度及管内流速都一致，一个水平放置，一个倾斜放置。问流体流过这两段管线的阻力及管子两端的压力是否一致？为什么？两段管线的阻力一致，但压力差不同。

影响流体滚动