流体流动阻力的测定 实验报告

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1、实验一流体流动阻力的测定摘要：通过实验测定流体在光滑管、粗糙管、层流管中流动时，借助于伯努利方程计算摩擦阻力系数和雷诺数之间的关系，并与理论值相比较。同时以实验手段计算突然扩大处的局部阻力，并对以上数据加以分析，得出结论。一、目的及任务1.掌握测定流体流动阻力的实验的一般实验方法。2.测定直管的摩擦阻力系数及突然扩大管和阀门的局部阻力系数。3.测定层流管的摩擦阻力。4.验证湍流区内摩擦阻力系数与雷诺数Re和相对粗糙度的函数。5.将所得的光滑管的-Re方程与Blasius方程相比较。二、基本原理1.直管摩擦阻力不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体

2、在突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动速度和方向的突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。流体流动阻力与流体的性质，流体流经处几何尺寸以及流动状态有光，可表示为p=f（d，l，u，，，）引入下列无量纲数群雷诺数Re=相对粗糙度管子的长径比从而得到令=（Re，）可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。式中——直管阻力，J/Kg；l——被测管长，m；d——被测管内径，m；u——平均流速，m/s；——摩擦阻力系数。当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两

3、个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的-Re关系。⑴湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内=f（Re，）。对于光滑管，大量实验证明，当Re在3~范围内，与Re的关系遵循Blasius关系式，即=0.3163/R对于粗糙管，与Re的关系均以图来表示。⑵层流的摩擦阻力系数2.局部阻力式中，为局部阻力系数，其与流体流过的几何形状及流体的Re有关，当Re大到一定值后，与Re无关，成为定值。三、装置与流程本实验管道水平安装，实验用水循环使用。其中，1管为

4、层流管，管内径2.9mm，两测压点之间距离为1m；2管为内径21.5mm的不锈钢管，两测压点之间距离为1.50m；3管为内径22.5mm的镀锌钢管，直管阻力两测压点之间距离为1.50mm；4管为突然扩大管，管子由内径16.0mm（l=140mm）扩大到内径为42.0mm（l=280mm）；测压计统一使用电子测压计；一组切换阀；总管安装流量计。四、操作要点1.启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀，关闭其他的开关阀和切换阀，保证测压点一一对应。2.系统要排净气体使流体连续流动。设备和测压线中的气体都要排尽，检验是否排尽的方法是当流量为0时，观察流量计是否为零。3.读取数据时，

5、应注意稳定后再读数。测定直管摩擦阻力时，流量由大到小，充分利用面板量程测量10组数据，然后再由小到大测取几组数据以检查数据的重复性。测定突然扩大管时，测取3组数据。层流管的流量用秒表与量筒测取。4.测完一根管的数据后，应将流量调节阀关闭，观察流量计是否为零，是才能更换另一条管路，否则数据全部失效。同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要关严，防止内漏。五、实验数据及处理不锈钢管（d=21.5mm，l=1.50m）,ρ=998.4,μ=1.050　序号qv(m3/h)T（oC）Δp（KPa）u（m/s）Re计算λ理论λ偏差10.719.50.30.5410954.760.0

6、300.031-3.0%2119.50.60.7715649.650.0290.0284.0%31.319.50.981.0020344.550.0280.0267.3%41.619.51.391.2225039.440.0270.0255.8%51.9119.51.921.4629890.830.0260.0247.2%62.2219.52.531.7034742.230.0250.0238.6%72.519.53.111.9139124.130.0240.0228.4%82.8219.53.92.1644132.020.0240.02210.1%93.119.54.62.3748513.9

7、20.0230.02110.0%103.3919.55.422.6053052.320.0230.02110.9%113.719.56.332.8357903.710.0230.02011.1%123.9819.57.253.0562285.610.0220.02012.0%134.319.58.283.2967293.500.0220.02011.7%以第一组为例。在整个过程中，取温度平均值T=