流体流动阻力测定实验

化工原理实验报告

实验名称：流体流动阻力测定实验

学院化学工程学院

专业化学工程与工艺

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姓名学号：

指导教师

日期

一、实验目的

1.掌握流体经直管和管阀件时阻力损失的测定方法。通过实验了解流体流动中能量损

失的变化规律。

2.测定直管摩擦系数X于雷诺准数Re的关系。

3.测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数，o

4.学会压差计和流量计的适用方法。

5、观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用。

二、实验原理

流体在管内流动时，犹豫粘性剪应力和涡流的存在，不可避免得要消耗一定的机械能，这

种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局部阻力。

1.沿程阻力

影响阻力损失的因素很多、尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过

实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方

法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，影响阻力损失的因素有，

(a)流体性质：密度P、粘度u；(b)管路的几何尺寸：管径d、管长1、管壁粗糙度£；

(c)流动条件：流速uo

可表示为：

式中，人称为摩擦系数。层流(滞流)时，入=64/Re；湍流时入是雷诺准数Re和相对粗糙

度的函数，须由实验确定

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。

(1)、当量长度法

流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长

度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le表示。

则流体在管路中流动时的总阻力损失£hf为

d2

(2)、阻力系数法

流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表

示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。

即K

N

式中，€一一局部阻力系数，无因次；

u——在小截面管中流体的平均流速,m/s

三、实验装置流程

1.实验装置

实验装置如图所示主要由离心泵，不同管径、材质的管子，，计

等组成。第一根镀

锌铁管，分别用体

图2例U型管压型”

流动阻力的测定|-低压侧阀门:2-高小侧阀门：待

测闸阀,用于局3一进气阀门:4一平衡阀门:

5一山水活栓

2.表3-1装内管径(mm)

置参数材质装置(1)装置(2)测量段长度

(m)

名称

光滑管不锈钢管28.97428.47551.2

粗糙管镀锌铁管27.740627.74061.2

局部阻力闸阀27.887827.88781.2

3.倒U型压差计的使用：这种压差计，内充空气，以待测液体为指示液。一般用于测量液体

小压差的场合。其结构如下图。

伟2倒U侬曾差计

1—低卜匕恻阀rJ：2—高球侧西fJ：

3一进气涸］、J：4—平衡他IfJ：

5—水活校

使用的具体步骤是：

1）、排出系统和导压管内的气泡。（调节前保证系统有比较高的水压）关闭进

气阀门3.出水活塞5和平衡阀门4。打开高压侧阀门2o

2）、吸入空气，平衡水位。

关闭1和2两个出入水阀门，打开进气阀3,平衡阀4。缓慢开启出水活塞5,使玻璃管内

的水管吸入空气到水柱高度为30厘米左右，关闭阀3、4、50

3）、待用与使用

然后打开1和2两个阀门。液位压差计即处于可使用的状态。

四、实验步骤

1.做光滑管、粗糙管、局部阻力实验时，关闭阀5和阀6.

2.打开泵的出口阀2与灌水阀、排气阀，给水泵灌水，管好后关闭泵的排气阀、出口阀2和

灌水阀。打开总电源，打开仪表电源，开关旋到“直接”位置，离心泵停止按钮亮，按下启

动按钮启动离心泵。

换换打开泵的出口阀2,及歌管阀门，做好倒U型压差计的排气准备。

4.按U型压差计的适用方法，对倒U型压差计在带压且零流量的情况下进行排气调零。

5.当装置确定后，根据实验测定值，可计算人和上在等温条件下，雷诺数Re=duP/u=Au

其中A为常数，因此只要调节流量调节阀，可得一系列入〜Re的实验点，绘出入〜Re曲线。

五、6.半开阀，缓缓调节阀3,稳定后，正确测取压差和流量等参数。再改变流量，读取

不同流量下的测取压差和流量等有关参数。

六、7、流量从lnr/h开始，每改变0.4左右，测实验数据并记录。

七、8、做层流管实验时，关闭阀4、5,打开阀3、6,正常启动水泵后，关闭转子流量计

上的层流流量调节阀，对小倒U型压差计进行排气调零工作。

八、原始实验数据（附页）

九、数据处理

1.已知：黏度：1.0mPa.s密度:998.6kg/m3

1:1.2mg:9.81m2/s

光滑管内径:28.974mm闸阀内径:27.8878mm

粗糙管内径:27.7406mm

根据公式：Ap=g^HPu=v/A

hf=AP/p=XIu2/(2d)Re=dup/|i=Au

4=2hf/u2=2*gAH/u2

L

光滑管阻力局部阻力（闸阀）粗糙管阻力

种

6-三

直管摩擦雷诺数Re局部阻力系数（直管摩擦系数雷诺数Re

的

管系数九X

理

处

果

结

号

序

10.078122100.41270.42412854

20.073170710.40370.23517840

30.061219890.38520.13723574

40.048269080.39060.10528034

50.043315370.40800.08532854

60.036364560.37730.06938838

70.034416640.37650.05943187

80.033460040.37340.05248395

2.由粗糙管的数据作图入〜Rc:

I■"

3.木艮据0.4500.6420.8101.0001.1831.3561.5471.729

局部

阻力

实验

结果，

闸阀

全开

时的

平均

1为：

u/m

0.41270.40370.38520.39060.40800.37730.37650.3734

平均，二(0.4127+0.4037+0.3852+0.3906+0.4080+0.3773+0.3765+0.3734)/8=0.3909

4.对于12345678

光滑管，

柏拉修

斯公式:

X

=(0.316

4)/ReA(

0.25),

上式适

用范围

为

Re=3*l

03〜1*1

05

序号

实验入0.0780.0730.0610.0480.0430.0360.0340.033

计算入0.0300.0280.0260.0250.0240.0230.0220.0216

误差/%61.561.6.57.447.944.236.135.334.5

注：误差=1（计算人-实验卜）1/实验入

十、结果分析与讨论

从上面的数据及所作出的图来看，本次实验的数值误差比较明显。

误差比较大的几方面原因：

1）、在实验前两液面未调平成功就开始做实验，为保证实验