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1、单相流动阻力测定实验装置说明书天津大学化工学院化工基础实验中心2003年6月4目录一.实验设备的特点二.设备主要技术数据三.实验设备应注意的事项四.实验方法及步骤五.使用实验设备应注意的事项六.附录1.实验数据的计算过程及结果2.实验数据表七.附图4一.实验设备的特点:1.本实验装置数据稳定,重现性好,能给实验者较明确的流体流动阻力概念。2.雷诺准数的数据范围宽,可作出102～104三个数量级。能够测量出光滑管、粗糙管的阻力系数与雷诺准数的关系，同时也可以测量阀门局部阻力。3.实验采用循环水系统,节约实验费用。4.测量系统采用量程不同的两种流量计和压差测量仪表,测量精度较高。5.采
2、用压力传感器—数字表系统,测量大流量下的流体流动阻力,实验数据稳定可靠。二.设备的主要技术数据:1.被测光滑直管段:第1套管径d—0.071(m)管长L—1.6(m)材料:不锈钢管被测粗糙直管段:第1套管径d—0.010(m)管长L—1.6(m)材料:不锈钢管2.被测局部阻力直管段:管径d—0.015(m)管长L—1.2(m)材料:不锈钢管3.压力传感器:型号:LXWY测量范围:200KPa4.直流数字电压表:型号:PZ139测量范围:0～200KPa5.离心泵:型号:WB70/055流量:8(m3／h)扬程:12(m)电机功率:550(W)6.玻璃转子流量计:型号测量范围精度LZ
3、B—40100～1000(L／h)1.5LZB—1010～100(L／h)2.5三.实验设备的基本情况:1.实验设备流程图:水泵8将储水槽9中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力,或经7测量局部阻力后回到储水槽,水循环使用。被测直管段流体流动阻力△p可根据其数值大小分别采用变送器18或空气—水倒置∪型管10来测量。实验系统流程示意图见图一所示2.压力传感器与直流数字电压表连接方法见图二四.实验方法及步骤:1.向储水槽内注水,直到水满为止。(有条件最好用蒸馏水,以保持流体清洁)2.直流数字表的使用方法请详细
4、阅读使用说明书。3.大流量状态下的压差测量系统,应先接电予热10～15分钟,调好数字表的零点(或记录仪表零点),方可启动泵做实验。4.检查导压系统内有无气泡存在.当流量为零时,若空气—水倒置∪型管内两液柱的高度差不为零,则说明系统内有气泡存在,需赶净气泡方可测取数据。赶气泡的方法:将流量调至最大,把所有的阀门全部打开，排出导压管内的气泡,直至排净为止。5.测取数据的顺序可从大流量至小流量,反之也可,一般测15～20组数,建议当流量读数小于300L／h时,只用空气—水倒置∪型管测压差△P。6.局部阻力测定时关闭阀门3和4，全开或半开阀门7，用倒置U型管关测量远端、近端压差并能测出局部
5、阻力系数。47.待数据测量完毕,关闭流量调节阀,切断电源。五.使用实验设备应注意的事项:1.直流数字表请仔细阅读说明书后,方可使用。2.利用压力传感器测大流量下△P时,应切断空气—水倒置∪型管闭阀门13、13’否则影响测量数值。3.若较长时间内不做实验,放掉系统内及储水槽内的水。4.在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。5.较长时间未做实验,启动离心泵之前应先盘轴转动否则易烧坏电机。六.附录:1.实验数据的计算及结果:（1）λ─Re的计算在被测直管段的两取压口之间列柏努利方程式,可得: △Pf＝△P(1)△PfLu2hf＝───＝λ────(2
6、)ρd22d△Pfλ＝────(3)Lρu2duρRe＝───(4)μ符号意义:d─管径(m)L─管长(m)u─流体流速(m／s)△Pf─直管阻力引起的压降(N／m2)ρ─流体密度(Kg／m3)μ─流体粘度(Pa.s)λ─摩擦阻力系数Re─雷诺准数测得一系列流量下的△Pf之后,根据实验数据和式(1),(3)计算出不同流速下的λ值。用式(4)计算出Re值,从而整理出λ─Re之间的关系,在双对数坐标纸上绘出λ─Re曲线。（2）.局部阻力的计算：Hf局=ΔP局/ρ=（2ΔP近-ΔP远）/ρ=ξ×（u2/2）2．计算举例:(以第1套光滑管第20组为例)水温t=27℃、粘度μ＝0.8619×
7、10-3(pa.s)、密度ρ＝996.45(Kg／m3)a.小流量:Q＝20(L／h)△P＝13(ｍｍH2O)4Ｑ／1000u＝────────3600×(π／4)×d220／1000＝────────────＝0.140(m／s)3600×0.785×(0.0071)2△Pf＝12(ｍｍH2O)=ρgR=1000×9.81×0.013=127.42(pa)2d△Pfλ＝───×───Lρu22×0.0077×111.612＝───────────＝0.05831.6
