流体阻力测试.doc

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1、基础验证实验7.2流体流动阻力的测定1、实验目的与要求(1)测定流体通过直管的摩擦阻力，整理出直管摩擦阻力系数与雷诺准数之间的关系曲线。(2)测定阀门的流体阻力，并求出阀门的阻力系数。(3)掌握流量计、差压计的基本原理和构造以及使用方法。(4)了解流体流动的过程控制方法。2、实验基本原理流体管路是由直管、管件(如三通、弯头)、阀门等部件组成。流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流作用，不可避免地要消耗一定的机械能。流体流过管路的流动阻力分为直管阻力和局部阻力两部分。流体在直管中流动的机械能损失称为直管阻力。当流体流经阀门、管件等部件时，因为流动

2、方向或者流动截面的突然改变造成的机械能损失称为局部阻力。管路阻力的计算是流体输送的核心问题之一，也是管路设计的重要内容，对于确定流体输送所需要的推动力的大小，选择适当的输送条件起着非常重要的作用，管路阻力的计算时建立在实验测定的基础上。(1)直管阻力的测定流体流过圆形直管时，由截面1流至截面2时的阻力损失大小，可根据柏努利方程计算得出：　　　[mH2O柱]　　　(7.2-1)　　对于流体在水平的、均匀的管道中稳定流动时，由截面1流动至截面2的阻力损失为：＝　[mH2O柱]　　　　　(7.2-2)式中：――直管上所选取的截面1和截面2之间的压差，[

3、Pa]――液体的密度，[kg/m3]g――重力加速度，9.81，[m/s2]实验时，流量由涡轮流量计测得。在某一固定流量下，当管径己知时，则可计算出管内流速。在测定了流量Q之后，在已知被测量的管子长度和直径的前提下，只要测出被直管两端面间的压强ΔΡ，即可计算出直管的阻力损失压头。测定差压ΔΡ时，根据差压的大小，分别选用倒U型差压计和差压测量仪(数字显示类型)。[Pa](7.2-3)　　R――倒U型差压计读数[mm]ρ测、ρ示――为被测液体指示液和指示剂的密度，[kg/m3]，实验中分别是水和空气；在小流量下，使用倒U型差压计，则：＝[mH2O柱]

4、　(7.2-4)在实验条件下，所以，可以近似得出：[mH2O柱](7.2-5)当液体流量较大时，直管的压差不能使用倒U型差压计测量，要切换到差压数显仪测量，这时直接记录ΔΡ的数值，单位为KPa，这种情况下：[mH2O柱](7.2-6)　　(2)直管摩擦阻力系数λ的测定　　　已知直管段的长度，直径为由理论分析已知：流体流过直管时摩擦阻力系数λ与损失压头之间的关系可用范宁方程来表示：　　　　　　　　=　　　　　　　　　　　　　　　　　(7.2-7)式中：――损失压头，mH2O柱；――摩擦阻力系数；――管子的长度与直径之比；――管内流体的平均流速，；由

5、式(7.2-7)得到直管段的摩擦阻力系数λ：(7.2-8)当流量改变时，直管两端的压强ΔΡ也相应改变，由(7.2-8)式可求得不同流量时所对应的λ值。同时，在同一流量Q已知条件下，流经该直管流体的雷诺数，也可求得。由此可分别测算出不同流速下的Re值和λ值，将此对应关系绘制到双对数坐标纸上，即得到λ~Re关系曲线。(3)局部阻力系数的测定　　由局部阻力计算公式：　[mH2O]　(7.2-9)或　　=　　　　　　(7.2-10)由(7.2-9)或(7.2-10)式可得：(7.2-11)实验中，只要测取流量Q和阀门的差压ΔΡ，就可用上式计算出局部阻力和

6、局部阻力系数ζ。由于测压孔不可能紧靠阀门，否则阀门引起涡流会影响压强差测定的准确性，所以实验测得的压降是总压降ΣΔΡ（包括了阀门以及两测压点间的压降），我们要求得阀门的压降，故应减去两端直管部分的压降：　　　　　　　ΔΡ阀＝ΣΔΡ－ΔΡ直管　　　　　　　　　(7.2-12)两端直管阻力损失可按(7.2-7)式计算，此直管为不锈钢管光滑管，内径d＝0.027m，长度＝0.33m。由于阀两端的直管和前面测摩擦阻力的直管的管径不同，故它们的Re徝和λ值是不同的，λ值的计算：　　　　　　　λ＝0.0056＋　　(3000

7、.2-13)局部阻力损失和局部阻力系数ζ计算：[mH2O柱](7.2-14)[mH2O柱](7.2-15)　　　　　　　[mH2O柱](7.2-16)(7.2-17)3、实验装置及流程图7.2-1流体流动阻力实验装置流程图1-加水漏斗2–加水阀3-底阀4-水池5-真空表6-离心泵7-压力表8-涡轮流量计9-流量调节阀10-被测局部阻力阀11-被测光滑直管12-倒U型差压计16-放气装置离心泵5打出的水经涡轮流量计9由调节阀11控制流量，流体先经过截止阀，然后进入不锈钢光滑管，最后循环流回水池，气体经放气罩排空。测定粗糙管的液体阻力时，流体流经涡轮

8、流量计10，由调节阀11控制流量。在阀门的两侧装引压管将压力引到压力变送器，把信号送入差压数显仪。被测直管的差压分别引到压力变送器和倒U