流体流动阻力测定-白净

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1、直管阻力系数λ与局部阻力系数ζ的测定实验高健一、实验目的二、实验原理三、实验装置流程四、实验操作五、实验报告要求六、有关问题解释一、实验目的1、了解实验设备、流程、仪器仪表；2、掌握流体（水）流经直管、管件或阀门等引起压降（阻力损失）及阻力系数（直管摩擦系数λ与局部阻力系数ξ）的变化规律。并将λ(ξ)与Re的关系标绘在双对数坐标上。3、结合本实验，初步掌握实验误差来源的分析方法，并估计实验误差大小。4、了解U形压差计的使用及计算方法。二、实验原理1、直管阻力系数λ的测定流体在管路中流动，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免的会产生

2、机械能损耗。流体在圆形直管内作定常稳定流动时的摩擦阻力损失为：可知，只要测得ΔPf和管内流速u即可求出直管摩擦系数λ。(1)压差损失Δpf的测定(2)平均流速u的测定(3)直管阻力系数测定的结果（1）压差损失ΔP0af的确定根据柏努里方程知，当两测压点处管径一样，且保证两测压点处速度分布正常时，从教材P37中式1-71可得：根据U型管压差计测压特点，其实际值与指示值的关系为：根据U型管特征，U型管中指示液所示压差ΔP0[Pa]即为流体流经两测压点处的阻力损失ΔP0af。（2）平均流速u的测量流量的测量有经典法（称重法、体积法）和直接

3、流量计两种。本实验采用体积法测量：若要求εu≤2%由误差均分原则有：εt≤1%和εh≤1%测流速u时，误差分析的具体应用：在某一流速下，根据以上测出的流速u和压差损失Δpf，可计算出对应流速下管内的直管阻力系数λ和雷诺数Re：（3）直管阻力系数的测定结果需测出水温求得水的ρ、μ。测出不同流速下，对应的Re—λ值，在双对数坐标中作关系图：Reλ对数坐标对数坐标2、局部阻力系数的测定由于流道的急剧变化使流动边界层分离，所产生的大量旋涡消耗了机械能。和直管阻力的沿程均匀分布不同，这种阻力损失是由管件内流道多变所造成。该问题复杂，一般有两种

4、处理办法：一是阻力系数法，二是当量长度法，本实验采用阻力系数法：可知，只要测得ΔP’f和管内流速u即可求出局部阻力系数ζ。而管内平均流速u在前述测量直管时已测出。(1)局部Δp’f的一般测定方法—双压差计法(2)局部Δp’f的特殊测定方法—单压差计法(3)局部阻力系数ζ测定的结果（1）局部ΔP’f的一般测定方法——双压差计法以突缩为例：如图流体从右向左通过突缩。分布有4个测压点（保证各测压点处速度分布正常，且之间距离如图示），在B1B2和C1C2之间分别连接一个压差计。根据柏努里方程和压差计特征知：根据管径分别可计算出u2、u1，由

5、此测出两个U型管压差计读数ΔPB和ΔPC[Pa]，即可计算出流体流经突缩处的局部阻力损失ΔP0’。可以说，所有的局部阻力损失，均可由此方法测出。ΔPCΔPB（2）局部ΔP’f的特殊测定方法——单压差计法当管径未发生变化，且已知该直管的阻力损失（如本实验测弯头和阀门的局部阻力系数）时，可采用此方法。分布有2个测压点（保证各测压点处速度分布正常），连接一个压差计。根据柏努里方程和压差计特征知：这种方法是结合已知可测出直管的阻力损失情况下应用的，显然比双压差计法要简单些，但其测量结果的数据精度与双压差计是完全一样的，因为其结果还是由两个压

6、差计来确定的。ΔPB在某一流速下，根据以上测出的流速u和压差损失ΔP’f，可计算出对应流速下管件的局部阻力系数ζ和雷诺数Re：（3）局部阻力系数ζ的测定结果需测出水温求得水的ρ、μ。测出不同流速下，对应的Re—ζ值，在半双对数坐标中作关系图：Reζ对数坐标直角坐标理论上：对闸阀：ζ=0.17(全开)对弯头：ζ=0.75(直角标准弯头)对突缩：A2/A100.60.70.62(本实验)ζ0.50.20.15三、实验装置流程1、直管与阀门局部阻力测定2、直管与突缩局部阻力测定3、直管与弯头局部阻力测定4、U型管压差计5、计量槽6、阀门与

7、离心泵1、直管与阀门局部阻力测定2、直管与突缩局部阻力测定3、直管与弯头局部阻力测定4、U型管压差计1、平衡阀作用：排气、防水银冲出操作：排气时打开，让引压管内流体流动而带走气泡；测量时关闭；实验完毕后打开。2、液面读法水银液面是凸面，应从上切位置读数，且读数值应精确到最小刻度内，最后一位数是估读（如图）。当管内流速很大时，液面上下波动剧烈。读数时应以波动最高的上、下位置中间估读。水水银平衡阀液面差5、计量槽1、测量时计量槽应和秒表结合使用；2、计量（接水）前，计量槽中必须应有一液面读数，将水放净是错误的。3、液面计读数与水银压差计

8、不同的是应读管内水的凹底切面。4、摆头与卡表必须同步。5、若计量槽内液体未满还可以继续下次接水，可将上次接水后的液面高度作为本次初始液面高度。注意水不能溢出。出口上弯摆头导流管液面计放水阀计量槽6、阀门与离心泵操作1、阀门操作铜闸阀；