实验九流体流动阻力测定

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1、实验九流体流动阻力的测定一、实验目的1.掌握测定流体流经肓管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。2.测定肓管摩擦系数九与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内入与Re的关系1111线。3.测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数$4.学会倒U形压差计和涡伦流量计的使用方法。5.识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。二、实验原理流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统吋，由丁•粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管吋所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门吋因流

2、体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。1.直管阻力摩擦系数幺的测定流体在水平等径直管屮稳定流动吋，阻力损失为：hPfP~PiJ/w广——==（i）ppa22dp彳B

3、J,A=—（2）plu式中：久一直管阻力摩擦系数，无因次；d—直管内径，m；△幻一流体流经/米直管的压力降，Pa；W/—单位质量流体流经/米直管的机械能损失，J/kg；p一流体密度，kg/m3；/—直管长度，m；"—流体在管内流动的平均流速，m/So(3)(4)滞流僱流）时,ReRe=如式中：Re—雷诺准数，无因次：“一流体粘度，

4、kg/（ms）o湍流吋久是雷诺准数Re和相对粗糙度d/d）的函数，须由实验确定。由式(2)可知，欲测定儿需确定/、乩测定△"、“、p、〃等参数。人〃为装置参数(装置参数表格中给出)，小“通过测定流体温度，再查冇关手册而得，"通过测定流体流量，再由管径计算得到。例如木装置采川涡轮流量计测流量，V,m3/hoVu=7(5)900/妙/可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。(1)当采用倒置u型管液柱压差计吋△Pf=pgR(6)式中：R—水柱高度，m。(2)当采用U型管液柱圧羌计时^

5、pf=(Po-p)&R⑺式中：R—液柱鬲度，m；几一指示液密度，kg/m3o根据实验装置结构参数/、d,指示液密度c，流体温度S(查流体物性“、“)，及实验时测定的流量V、液柱压差计的读数R,通过式(5)、(6)或(7)、(4)和式⑵求取Re和久，再将Re和A标绘在双对数坐标图上。1.局部阻力系数&的测定局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。(1)当量长度法流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为仃的同直径的管道所产生的机械能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号仃表示。这样，

6、就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而口在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算，则流体在管路中流动时的总机械能损失工W/为：(2)阻力系数法流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即：(9)pu~式中：g—局部阻力系数，无因次；昭一局部阻力压强降，Pa；（木装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取。）p一流体密度，kg/m5；g一重力加速度，9.81mzs2；

7、u一流体在小截面管中的平均流速，m/So待测的管件和阀门rh现场指定。本实验采川阻力系数法表示管件或阀门的局部阻力损失。根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d,指示液密度“，流体温度“（查流体物性“、“），及实验时测定的流量V、液柱压差计的读数R,通过式（5）、（6）或（7）、（10）求取管件或阀门的局部阻力系数歹。三、实验装置1.实验装置实验装置如图1所示：1—水箱；2—管路泵；3—转子流量计；4—球阀；5—倒U型差压计：6—均压环;7—球阀；8—局部阻力管上的闸阀；9—岀水管路闸阀；10—水箱放水阀；图1实验装置

8、流程示意图2.实验流程实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流最计和倒U型压差计等所组成的。管路部分有三段并联的长肓管，分别为用于测定局部阻力系数，光滑管肓管阻力系数和粗糙管肓管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管件（闸阀）；光滑管肓管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管肓管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。流量使川涡轮流量计测量，将涡轮流量计的信号传给相应的显示仪表显示出转速，管路和管件的阻力采用倒U型差压计直接读出读数。1.装置参数装置参数如表1

9、所示。由于管了的材质存在批次的差异，所以口J能会产生管径的不同,所以表1屮的管内径只能做为参考。装置1名称材质管内径(mm)测量段长度(cm)管路号管内径局部阻力闸阀1A20.095光滑管不锈钢管1B20.0100粗糙管镀锌铁悸1C21.0100表1四、实验方法1.实验准备：(1)清洗水箱，清除底部杂物，防止损坏泵的叶伦和涡轮流量