管道流体阻力的测定‘.doc

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1、管道流体阻力的测定一．实验目的1.掌握测定流体流动阻力的一般实验方法；2.测定直管摩擦系数λ及管件的局部阻力系数ξ；3.验证在一般里湍流区内λ与Ｒe的关系曲线（ξ／d为定值）。二．实验装置图1实验装置图１、本实验有、各二套装置，每套装置上设有二根测试用的管路，流体（水）流量用孔板或文氏管流量计测量，由管路出口处的调节阀５调节其流量。２、管路上设置三组Ｕ型差压计，分别用来测定流量、直管阻力和管件局部阻力相应的静压差，从测压孔引出的高低压管间有平衡阀相连，其连接情况及平衡阀的安装位置见图c。差压计指示液有水银和四氯化碳。

2、三．基本原理和方法不可压缩性流体在直管内作稳定流动时，由于粘滞性而产生摩擦阻力，即直管阻力。流体在流经变径、弯管、阀门等管件时，由于流速及其方向的变化而产生局部阻力。在湍流状态下，管壁的粗糙度也影响流体阻力，通常流体阻力用流体的压头损失Hf或压力降△p表示，并可用实验方法直接测定。１、直管阻力Hf及直管摩擦系数λ直管阻力Hf及直管摩擦系数λ的关系为　　［Ｊ／kg］　　　（１）式中：——直管的测试长度　［m］；——测试管的内径　［m］；　　　——管内流体流速　［m／s］。流体以一定的速度u经过内径为d，长度为l1的直管

3、所产生的直管阻力Hf可用Ｕ型差压计测得，若已测得的差压计读数为Rf（cmccl4）。根据柏努利方程（）及流体静力学原理可得：　［Ｊ／kg］　　（２）式中：g＝９.８０７流体的流速可由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读数Ｒ（cmＨg），按下式求得：　［m／s］（3）其中：装置：=0.4166n=0.5016装置：=0.4309n=0.4896装置：=0.3621n=0.5058装置：=0.3638n=0.5029于是由式（1），（2），（3）可得（4）又已知雷诺数（5）式中：ρ——流体（水）的密度[kg/]；μ——流

4、体（水）的粘度[Pas]。若测得流体的操作温度t，查取ρ、μ，再根据一对值，由式（4），（5）便可求得一对值，因而，在不同流速下，可得到一系列值，标绘在双对数坐标纸上，即可得到关系曲线。2、局部阻力H’f与局部阻力系数ζ；局部阻力H’f与局部阻力系数ζ的关系为：[J/kg]（6）管件的局部阻力也可由U型差压计测取，但因管件所引起的流速大小和方向的变化而产生旋涡，需要在相当长的管道内才能消除，故只能先测定包括被测管件在内的一段直管l2的总阻力，然后减去这一段直管l2的直管阻力Hf1，就可得到管件的局部阻力H’f。（7）

5、若已测得包括管件在内的压差读数为R’f（cmHg），利用式（2）可得：[J/kg]于是由式（3），（6），（7）得（8）通过实验测得不同流速u下对应的H’f值，利用式（5）、（8）便可算出不同Re下的ζ值，ζ值与管件的几何形状及流体的Re有关。但当Re大到一定值后，ζ值与Re关系为一定值。四．实验步骤1、先给泵充水，关闭出口阀，再启动泵。然后打开出口阀至最大；2、排除管路系统内积存的空气，为此全开各管路的阀门及差压计的A、B、C阀，排尽系统和引压管线中的空气，然后关闭流量调节阀，使流速为零，并关闭各U型差压计上的平衡

6、阀C，如果差压计读数为零时，则表示系统内空气已排净。若差压计读数不为零，则需重新排气。3、测量数据，整个实验测取7—9组数据，要求实验点分布均匀。最简易的方法是从最大流量做起，调小流量时，流量计的压差读数R每次均较前次减少三分之一。4、打开差压计平衡阀C，关闭出口流量调节阀，结束本实验。五、实验数据记录及处理表1：实验装置参数离心泵型号IS50-32-125A流量11.5M3/h轴功率0.9千瓦效率57%杨程17m转数2900转/分直管内径0.035m直管长度1m表2：其他数据Hg密度13.59g·cm3CCl4密度

7、1.595g·cm3H2O密度1.0g·cm3H2O粘度1.005×10-3Pa·S表3：原始数据NOHgRf1(cm)CCl4Rf2(cm)e(cm)f(cm)c(cm)d(cm)170.5130.2040.3191.110.3090.81264.3136.2528.0677.7213.5564.17359.8140.4519.3668.3323.1645.17456.4843.6512.8360.7530.5030.25554.7145.329.3956.9234.3922.53653.0546.976.0853

8、.2038.2214.98751.9048.073.8350.4040.949.46851.0248.862.1648.4942.985.51根据，且装置：=0.4166；n=0.5016，可得u=0.4166·R0.5016——①将由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读数Rf1（cmＨg），代入①式，计算得流体的流速u并记录在表4中；根据——