流体流动阻力的测定实验

中s地质大学（武汉）

化工原理实验报告

流体流动阻力的测定实验

一.实验内容

1.测定液体在特定材质和三的直管中流动时的阻力摩擦系数3

d

并确定义与Re之间的关系。

2.测定流体通过阀门时的局部阻力系数。

二.实验目的

1.了解测定流体流动阻力摩擦系数的工程定义，掌握测定流体阻

力的实验组织方法。

2.测定流体流经直管的摩擦阻力和流经管件或阀门的局部阻力，

确定直管阻力摩擦系数与雷诺数之间的关系。

3,熟悉压差计和流量计的使用方法。

4.认识组成管路系统的各部件、阀门，并了解其作用。

三.实验原理

1.直管阻力

流体在水平的均匀管道中稳定流动时由截面1流动至截面2的阻

力损失表现为压力的降低，即

削=包上=包

PP①

又柴/3e,沁雷诺数展学

引入2=O（RC,£）②

所以比=叫嗫③

上式即为通常计算直管阻力的公式，其中％称为直管阻力摩擦系数。

直管段两端的压差若用水银U型压差计测定，则

△〃二R（夕为一//°）g

其中R为U型压差计两侧的液柱高度差。

由式②可知，不管何种流体，直管摩擦系数4仅与Re和£有关。

d

因此，只要在实验室规模的小装置上，用水作实验物系，进行有限量

的试验，确定见与型和土的关系，即可由式③计算任意一流体在管路

d

中的流动最损失。

2.局部阻力

局部阻力通常用当量长度法或局部阻力系数法来表示。

当量长度法：流体通过管件或阀门的局部阻力损失，若与流体流

过一定长度的相同管径的直管阻力相当，则称这一直管长度为管件或

阀门的当量长度，用符号（表示。如管路系统中直管长度为/,各种

局部阻力的当量长度之和为Z/一则流体在管路中流动的总阻力损失

妁"E4”2

为Z儿二义［——1—J—

jd2

局部阻力系数法：流体通过某一管件或阀门的阻力损失用流体在

管路中的动能系数来表示，即

一般情况下，由于管件和阀门的材料及加工精度不完全相同，每

一制造厂及每一批产品的阻力系数是不尽相同的O

四.实验装置流程及说明

4*•洋片图

1—水泵；2—温度计；3—涡轮流量计；4—控制阀；5—排气瓶；

6—测压导管；7—平衡阀；8—U型压差计；9一排气阀；10—水槽

实验装置流程图如图所示，由管子、管件、间阀（用于局部阻

力测定）、控制阀、流量计及离心泵等组成一个测定系统。测试系统

的前半部分为局部阻力测试段，后半部分为直管阻力测试段。

为节约用水，配置水箱供水，循环使用。为了防止脏物进入系统

造成堵塞，在泵的入口加装过滤器。为了保证系统满灌，装置的出口

端应高于测试段或将控制阀安装在出口端。为了排除管路的残留气

体，在装置的最高处设排气阀。

五.实验的主要操作步骤

1.实验正式开始前，关闭流体出口控制阀，打开水银压差计平衡

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，排出可能积

存在系统内的空气，以保证数据的稳定，可靠。

管路系统排气：打开出口调节阀，让水流动片刻，将管路中的大

部分空气排出。然后将出口阀关闭，打开管路出口端上方的排气阀，

使管路中残余空气排出。

引压管和压差计排气：依次打开并迅速关闭压差计上方的排气

阀，反复操作几次，将引压管和压差计的空气排出，排气时要注意严

防U型压差计中水银冲出。

将控制阀开至最大，再关至为零，看U型压差计读数，若左右

读数相等，则判断系统排气彻底；若左右读数不等，则重复上述步骤。

4.排气结束后，关闭平衡阀。

5.将控制阀开至最大，观察最大流量范围或最大压差变化范困，

据此确定合理的实脸布点。

由于Re在充分湍流区时，入〜Re的关系是直线，所以在大流量

时测试点不要多；而在Re比较小时，入〜Re的关系是曲线，所以小

流量时测试点要多。先将控制阀开至最大，读取流量显示仪读数F大,

然后关至水银压差计差值约0.08时，再读取流量显示仪读数F小，在

F小和F大二个读数之间布14〜16个测试点。

6.流量调节后，须稳定一段时间，方可测取有关数据。

7.实验结束后，先打开平衡阀，关闭出口控制阀，再关闭离心泵

和总电源。

六.实验数据

1）实验数据记录