王秋红-阻力第一组-200911095

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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、(p1

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