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时间:2018-10-07
《王秋红-阻力第一组-200911095》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、北京化工大学实验报告课程名称:化工原理实验实验日期:2011.10.27班级:化工0904姓名:王秋红同组人:方晨,韦旭东,王秋红流体阻力实验一、摘要本实验以水为介质,使用FFRS-II型流体阻力实验装置,测定了水流经直管道、局部管道的阻力系数,Re≈104~105。实验验证了湍流状态下直管摩擦阻力系数受Re和ε/d共同影响;层流状态下直管摩擦阻力系数仅是Re的函数,且在双对数坐标系内呈线性关系;局部阻力系数受Re和局部形状影响,尤其局部形状的差异影响远大于Re。实验得到的直管道阻力系数关联图与教材P29的图1-32接近,此图为双对数坐标,满足工程上允许的误差范围,在实际应用
2、中,可适当参考该图数据求取阻力系数,进一步计算流体阻力。关键词:摩擦阻力系数局部阻力系数Reε/d二、实验目的1、识别组成管路的各种管件、阀门等,了解其作用;了解涡轮流量计,铂电阻温度计,压差传感器的安装、使用及其优缺点;学会使用装置的现场仪表和电气控制系统2、掌握用量纲分析法解决实际问题;理解测定摩擦阻力系数的工程意义3、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ζ4、测定层流管的摩擦阻力5、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为Re及ε的函数6、将所得的光滑管λ—Re与Blasius方程比较7、培养团队协作能精神与处理问题的能力三、实验原理流体在流动过程中,由于粘性会
3、发生相互间的摩擦,从而导致其机械能减少,我们称之为阻力损失。计算流体阻力一种方法是测得管路上、下游两个截面的机械能,当没有外加能量时,两者的差值即是阻力损失;另一种方法是通过因次分析,得到一定条件下通用的公式,此法在科学研究和工程计算上应用广泛,具体如下:1、直管阻力损失(1)影响因素流体性质:密度ρ,粘度μ流体的几何尺寸:管长l,管径d,关闭粗糙度ε流动条件:流速u(p,Z)于是待求关系式为hf=Ф(d,u,ρ,μ,,ε)(1)(2)简化实验,确定函数关系:使用因次分析法,将所有变量组合成4个无因次数群:雷诺准数Re:duρ/μ相对粗糙度:ε/d-管道长径比:l/d能量项:
4、hf/u2确定函数关系:(2)对于水平无变径直管道,结合柏努利方程上式变为:(3)令可得:(4)式中hf——直管阻力,J•Kg-1;l——被测管长,m;d——被测管内径,m;u——平均流速,m•s-1;λ——摩擦阻力系数。(4)式适用于湍流直管条件下的阻力计算,大量实验表明,当管道内壁非常光滑,即相对粗糙度低于某一数值后,λ与Re的关系遵循Blasius关系式:λ=0.3163/Re0.25(5)当流体处于层流状态时,摩擦阻力系数将不受相对粗糙度的影响,由理论推导得:(6)当流体流经等径管道局部(弯头、阀门等),不考虑直管段长度,方程变为以下形式:(7)当流体流经突然扩大管道
5、(p16、、层流水槽5、层流管6、截止阀7、球阀8、光滑管9、粗糙管10、突扩管11、流量调节阀12、层流调节阀设备尺寸:不锈钢管:l=1.5m,d=0.0215m镀锌钢管:l=1.5m,d=0.0215m突扩管:l1=0.14m,l2=0.28m,d1=0.016m,d2=0.042m截止阀、球阀管道:d=0.021m层流管:l=1.0m,d=0.0026m五、实验操作1、熟悉实验仪器各个部分的组成作用,与实验原理一一对应。明确实验流程,分配小组任务,一人负责控制各阀门开关,一人负责控制流量,一人负责记录数据。2、检查实验装置,将所有阀门(球阀、截止阀除外)调整至关闭状态。-3、启动7、离心泵,打开闸板阀、截止阀管路的主管路切换阀门和压力传感器两侧阀门,打开截止阀两侧的测压引流管,主管路排气开大流量阀门,使水大量快速流过管道,将其中气体带走;观察排出管内液体是否有气泡,初步判断是否排尽,约持续3分钟。4、估计排气结束,关闭出口流量调节阀,打开传感器两侧的排气阀门将其排净,最后将排气阀关闭,观察压力表读数在0.03kPa范围内,则认为气已排尽,排气结束;若超出范围,则重复上面的步骤至符合要求为止,记下稳定时的压力表读数。5、开启闸板阀,观察面板上显示的流量数值掌握阀门开启的大小,小组成员
6、、层流水槽5、层流管6、截止阀7、球阀8、光滑管9、粗糙管10、突扩管11、流量调节阀12、层流调节阀设备尺寸:不锈钢管:l=1.5m,d=0.0215m镀锌钢管:l=1.5m,d=0.0215m突扩管:l1=0.14m,l2=0.28m,d1=0.016m,d2=0.042m截止阀、球阀管道:d=0.021m层流管:l=1.0m,d=0.0026m五、实验操作1、熟悉实验仪器各个部分的组成作用,与实验原理一一对应。明确实验流程,分配小组任务,一人负责控制各阀门开关,一人负责控制流量,一人负责记录数据。2、检查实验装置,将所有阀门(球阀、截止阀除外)调整至关闭状态。-3、启动
7、离心泵,打开闸板阀、截止阀管路的主管路切换阀门和压力传感器两侧阀门,打开截止阀两侧的测压引流管,主管路排气开大流量阀门,使水大量快速流过管道,将其中气体带走;观察排出管内液体是否有气泡,初步判断是否排尽,约持续3分钟。4、估计排气结束,关闭出口流量调节阀,打开传感器两侧的排气阀门将其排净,最后将排气阀关闭,观察压力表读数在0.03kPa范围内,则认为气已排尽,排气结束;若超出范围,则重复上面的步骤至符合要求为止,记下稳定时的压力表读数。5、开启闸板阀,观察面板上显示的流量数值掌握阀门开启的大小,小组成员
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