食品工程原理实验报告：管路沿程阻力测定1

PAGE1PAGE4江苏大学实验报告系别食品班级国际1001做实验日期2012年3月18日姓名华晴学号3100907006交报告日期2011年10月20日完成报告所需时间100min 教师评定：实验一管路沿程阻力测定一、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、测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数λ与雷诺数Re的关系。3、测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数ξ。4、学会压差计和流量计的使用方法。二、实验原理流体在管内流动时，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。机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向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，阻力损失表现为压力降低。即：hf===，λ=，Re=,△P=R（）g湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论的方法求解，必需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围，可以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，粘度；管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度；流动条件：流速u变量关系可以表示为：△P=f(d,l,μ,ρ,u,ε)式中：管径m；管长m；流速m/s；流体的密度kg/m3；流体的粘度N·s/m2；直管阻力引起的压强降Pa。雷诺数Re定义是：滞流时：λ=64/Re;湍流时，λ与Re的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验确定。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。⑴当量长度法⑵阻力系数法局部阻力系数ξ的测定：式中：ξ-局部阻力系数，无因次；局部阻力引起的压强降，Pa；局部阻力引起的能量损失，J／kg。三、实验装置流程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=¾"。⑴测量仪表：U压差计（水银指示液）；LW-15型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.4~4.0m3/h，仪器编号Ⅰ的仪表常数为599.41（次/升），仪器编号为Ⅱ的仪表常数为605.30（次⑵循环水泵。⑶循环水箱。⑷DZ15-40型自动开关。⑸数显温度表。四、实验步骤及注意事1.水箱充水至80%。2.仪表调整（涡轮流量计、MMD智能流量仪按说明书调节）。3.打开压差计上的平衡阀，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，关闭阀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，确定流量范围，确定实验点（8~10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△p1（或△p2）。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）序号流量仪读数（次/s）直管阻力损失△p1局部阻力损失△p2U管左边读数cmHgU管右边读数cmHgU管左边读数cmHgU管右边读数cmHg0700（初始）（初始）（初始）（初始）165549.7215.7515.8526.05259446.9218.8716.8025.20351543.6722.3517.8025.20447241.9524.0718.3023.80541239.8126.1518.9522.50635038.0027.8719.5022.50729836.7529.1019.8022.20820134.7631.0020.5021.50910533.6232.2320.9021.1010032.9532.9521.0021.00六、数据处理序号流量Vsm3/s流速um/s密度ρKg/m3粘度μPasReR1cmHgR2cmHgΔp1PaΔp2Paλξ11.17×10-33.380996.658.87×10-480572.0033.69.541500.3111733.720.07652.0621.12×10-33.235996.658.87×10-477115.5130.759.237980.2011363.180.07572.1731.03×10-32.975996.658.87×10-470917.6626.18.632236.8510622.100.07592.4041.00×10-32.889996.658.87×10-468867.6124.36.930013.628522.390.07722.0850.93×10-32.686996.658.87×10-464028.5221.16626135.317410.770.07642.0460.87×10-32.513996.658.87×10-459904.5718.25.322479.346546.180.07492.0970.82×10-32.369996.658.87×10-456471.9116.24.520009.085558.080.07622.0080.52×10-31.502996.658.87×10-435804.386.81.88398.872223.240.08042.0190.23×10-30.664996.658.87×10-415828.351.60.51976.21617.560.09042.68100.22×10-30.635996.658.87×10-415137.050.20.3247.03370.540.01291.87计算过程（以序号一为例）：=ΔP1=R1（ρ指-ρ水）g=ΔP2=R2(ρ指-ρ水）g=七、结果分析与讨论1.用双对数坐标纸关联一定ε/d下，λ和Re的关系，并用实验结果估算一工程问题的阻力损失。答：一定ε/d下，λ和Re的关系见上图。以λ=0.0749为例=hf+hp+ξ·u2/2=0.0749·（2.0/0.021）·(2.5132/2)+2.0850×(2.5132/2)=29.1077J/kg根据所得到的λ和Re的关系，验证伯拉休斯公式。答：柏拉修斯公式：。当Re=80572.00，λ=0.0188即在此条件下柏拉修斯公式不成立。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：因为测定数据前不赶尽设备和测压管中的空气的话，会产生误差，使得U形管的读数不准；赶走方法：关闭进水阀门，打开出水阀门，排走气泡。在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出口阀？为什么？答：不应该关闭系统的出口阀；因为关闭阀门就不能排气了，启动离心泵后会发生气缚现象，不能输送液体。U形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时候开着？什么时候关闭？答：作用：用来改变流经阀门的流动阻力，从而调节流量，平衡阀能够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各