流体流动阻力测定实验报告-2

嘉应学院化学实验教学中心实验报告学生姓名专业班级学号课程名称化工原理实验实验指导老师实验时间实验题目：流体流动阻力测定实验数据记录实验原始数据记录如下表：离心泵型号：MS60/0.55，额定流量：60L/min,额定扬程：19.5mN，额定功率：0.55kw流体温度t=21.3直管基本参数管内径（mm）测量段长度（cm）局部阻力2095光滑管20100粗糙管21100序号流量m3/h光滑管高度差（cm）粗糙管高度差（cm）局部阻力高度差（cm）13.234.547.3112330.941.110.232.827.136.88.742.623.331.67.752.420.8275.662.21723.25.67214.818.54.581.812.315.62.691.69.912.42.6101.47.89.62.1根据公式ΔPf=ρgR(注：本实验采用倒U型压差计)计算出各管道的压差如下表序号流量m3/h光滑管压差（KPa）粗糙管压差（KPa）局部阻力压差（KPa）13.23.3784.6321.077233.0264.0250.99932.82.6543.6040.85242.62.2823.0940.75452.42.0372.6440.548序号流量m3/h光滑管压差（KPa）粗糙管压差（KPa）局部阻力压差（KPa）62.21.6652.2720.548721.4491.8120.44181.81.2041.5280.25591.60.9691.2140.255101.40.7640.9400.206（续表）3、由t=21.3℃查得水的密度ρ=998.2kg/m3,水的黏度μ=9.81*10^-6，根据公式水的流速（m/s），雷诺数，流体阻力，阻力系数，ξ=，并以标准单位换算得光滑管数据处理结果如下表序号流量m3/h流速m/s阻力系数λ雷诺数Re流体阻力J/kg13.22.83090.01689357609.80213.3845232.65390.01721554009.18953.031332.82.47700.01733250408.57682.658542.62.30010.01728246807.96422.285752.42.12310.01810743207.35162.040562.21.94620.01761239606.73891.6677721.76930.01855236006.12631.451981.81.59240.01903532405.51371.206691.61.41540.01939128804.90100.9712101.41.23850.01995425204.28840.7652粗糙管数据处理结果如下表序号流量m3/h流速m/s阻力系数λ雷诺数Re流体阻力J/kg13.22.56770.02955954866.47824.6401232.40720.02922451437.32334.031932.82.24670.03003848008.16843.610142.62.08620.02991444579.01353.100052.41.92580.02999741149.85862.648762.21.76530.03067537720.70382.2759721.60480.2959734291.54891.814981.81.44430.03081230862.39401.530491.61.28380.03099727433.23911.2164101.41.12340.03133424004.08420.9418局部阻力管数据处理结果如下表序号流量m3/h流速m/s阻力系数λ雷诺数Re流体阻力J/kg局部阻力系数ξ13.22.56770.0056754866.47824.64010.027453232.40720.0059851437.32334.03190.02896432.82.24670.0058548008.16843.61010.02835942.62.08620.0060144579.01353.10000.02911052.41.92580.0051341149.85862.64870.02484662.21.76530.006137720.70382.27590.029569721.60480.0059334291.54891.81490.02875181.81.44430.0042430862.39401.53040.02050891.61.28380.0053627433.23911.21640.025955101.41.12340.00565524004.08420.94180.0273820.00559绘制粗糙管路的双对数λ-Re曲线如下图示：根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程λ=0.3164/（Re0.25），计算其误差，计算结果如下试验次数阻力系数λ雷诺数Re柏拉修斯方程计算结果误差10.01689357609.80210.020422660.17283120.01721554009.18950.020754850.17055530.01733250408.57680.021115940.17919840.01728246807.96420.02151080.1965950.01810743207.35160.021945580.17491460.01761239606.73890.022428190.21473870.01855236006.12630.022969020.19230380.01903532405.51370.023582060.19281990.01939128804.9010.024286780.201582100.01995425204.28840.025111220.205375二、结果分析（1）光滑管结果分析：曲线表明，在湍流区内，光滑管阻力系数随雷诺数增大而减小，进入阻力平方区（也称完全湍流区）后，雷诺数对阻力系数的影响却越来越弱，阻力系数基本趋于不变。按本实验装置判断：该光滑管的阻力系数和雷诺数关系，近似适合柏拉修斯（Blasius）式，即（5000<Re<1×105）。（2）粗糙管结果分析：曲线表明，在湍流区内，粗糙管阻力系数随雷诺数增大而减小，进入阻力平方区（也称完全湍流区）后，雷诺数对阻力系数的影响却越来越弱，阻力系数基本趋于不变。（3）局部阻力管结果分析：雷诺数对局部阻力管阻力系数影响不大，而且局部阻力管阻力系数远远大于其他管的阻力三、思考题在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？答：应该关闭。应为这样可以把管道中的气泡全部排出。如何检测管路中的空气已经被排除干净？答：在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就可以证明空气已经排干净了。以水做介质所测得的λ－Re关系能否适用于其他流体？如何应用？答：可以用于牛顿流体的类比，牛顿流体的本构关系一致。应该是类似平行的曲线，但雷诺数本身并不是十分准确，建议取中间段曲线，不要用两边端数据。雷诺数本身只与速度，粘度和管径一次相关，不同流体的粘度可以查表。在不同的设备上（包括不同管径），不同水温下测定的λ－Re数据能否关联在同一条曲线上？答：一次改变一个变量，是可以关联出曲线的，一次改变多个变量时不可以的。另外，不要奢望