实验四流体管内流动阻力测定

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1、实验四流体管内流动阻力测定一、实验目的1.学习直管摩擦阻力〜、摩擦系数/I的测定方法；了解测定A的工程意义。2.掌握摩擦系数2与雷诺数Re和相对祖糙度f之间的关系及其变化规律。d3.掌握局部阻力系数f的测量方法。4.学习压强差的儿种测量方法和技巧。5.掌掘少标系的选用方法和对数巫标系的使用方法。二、实验内容1.测定直管内流体流动的阻力和摩擦系数。2.测定直管内流体流动的摩擦系数/I与茁诺数Re和相对粗糙度f之间的关系曲线。d3.在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。三、实验原理1.摩擦系数2与雷诺数Re关系的测定流体在管道A流动时，由于流体的粘性

2、剪应力作川和涡流的影响会产生流动阻力。流体在水平等径S管IA）流动的阻力人小，与管长/、管径d、管壁飢糟度e及流体流速u、黏度//和密度奋关，即：h尸p（4-1）以及Ap=f、d，l，u，p，ju，e、（4-2）对于管内层流流动，理论上可导出A/?_32""/ppd2(4-3)它与f无关，几与实验数据吻合。对于管内湍流流动，式（4-2）中几个参数与A/7的关系复杂，只能依赖实验测定和关联。采用因次分析万法，整理式（4-2）的参数，可组成以下的无因次数群关系式：(4-4)fh=F(dupi£u2//d'd参照范宁(Fanning)公式j2〜=A7号(4-5)

3、可将式(4-4)改写为，备)7+(4-6)比较式(4-5)和式(4-6)可得：(4-7)由式(4-5)可知，只要知道2值，就能计算任一(牛顿型)流体在任一直管屮的阻力损失。而式(4-7)的乂，是雷诺数Re和管壁相对籼糙度f的函数，要确定它们之间的关系，只d要川水作物系，在实验规模的装置屮，进行有限的实验即可得到。对于光滑管，也就是管壁粗糙度£＜层流底层厚度氏的管，由于管壁的粗糙峰埋在层P流底层中，t对流动阯力不产生影响，W此，对于光滑管：dA=^'(Re)(4-8)湍流时的飢糙管和光滑管的/I由理论导fli的计算式与实际相差较大，实用中仍然采用实验测定并整

4、理绘制的2=^(Re,-)关系图。dp木实验分别测定光沿管，以及特定i位的粗糙管，求MlogA-logRe的关系曲线。方d法是：(1)测定流景仏尊fliu和Re;(2)测定立矜的A/?按式(4-5)和式(4-1)算出A位。(3)将Re和2绘于双对数坐标纸上。h'f1.局部阻力系数的测定(4-9)(4-10)Hi)•争式中：局部阻力系数，无因次；-局部阻力引起的压强降，Pa;Ay-局部阻力引起的能量损失,j/kgob'a'图4-1局部阻力测暈取压U布置图局部阻力引起的压强降讨用下而的方法测量：在一根等直径的直管段上，安装待测局部阯力的阀门，在其上、下游开两对

5、测压口a-a*和b-b见阁4-1，使ab=bc;a'b'=b'c'则ZPf.ab=APf.be；APf.a'b'=APf,b'c'在3~3'之间列柏努利方程式:Pa-Pa-=2APf,ab+2APf.a-+Apf(4-11)在b〜b'之间列柏努利方程式：Pb_Pb，=APf.bc+APf.b-c'+A^=APf.ab+APf.a，b，+△/?;•(4-12)联立式(4-11)和(4-12)，则：△/^KPbU-dPa)为了实验方便，称(Pb_Piy)为近点压差，称(Pa_Pa，)为远点压差。用差压传感器來测M。四、实验装置1.木实验共有三套装置，实验装

6、置流程如阁4-2所示。在阁4-2中，测定光滑管摩擦系数选择流程：A^B(O±D)-^E^F^G^H^I^W^X；测定粗糙管摩擦系数选择流程：A->B(C-^D)-^E->F^J^K->L->M->I^W->X；(C->D)为流量小于2m3/h时的流程。2.流:W:测:kb在阁4-2屮由转子流呆计和涡轮流朵汁测麓。3.直管段压强降的测量：差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。（1）-离L、栗（2）-划捃调?i购（3）猢*阀（4）、（5）、（15）、（22）-J綱⑹、（11）-奶懶伽狗（7）、（12）-碰S剃劇（8）、（9）、（13）、（14）-躺采肋制砌（1

7、0）、（16）、（24）、（26）磯（17）、（25）（18）、（20〉、（21），膨幵婿仆蔣十ymj（19）-｛卿職卜蔣十（23）、（27）創備岱WI凋（28）、（29）-fl阶阀（30）计（31）、（32）、（33）、（34）-&職（35）、（36）、（37）关（38）、（39）線计（40）-水槽五、操作方法1.按下电源的绿色按钮，通电预热数字显示仪表，记录差压数字表的初始值，关闭流景调节阀⑵⑶，启动离心泵。2.光滑管阻力测定：（1）关闭阀（5）、（15）、（22），将阀（4）全开。（2）在流S为零条件下，旋开取压阀（6）、（11）和倒置U形管左右旋钮

8、（20）、（21），检杏导汛管内是否柯气泡存在。若倒置U形管内液柱