流体阻力测定

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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-流体阻力实验日期：2012.10.26班级：************姓名：*****同组人：******************学号：********流体阻力实验一、摘要本实验以水为介质，测定了水流经光滑管、粗糙管、局部管道的阻力系数，Re≈104～105。实验验证了湍流条件下直管摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，局部阻力系数随Re变化不大，在一定范围内可看做常数。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2、了解温度、压力、流量等传感器3、掌握用量

2、纲分析法解决实际问题——计算hf。三、实验内容1、测定湍流特定ε/d条件下，摩擦系数λ随Re的变化关系2、测定湍流多个管件的局部阻力系数ζ随Re的变化关系3、测定层流条件下，摩擦系数λ随Re的变化关系四、实验原理1、直管阻力损失hf=f（ρ，μ，l，d，ε,u）应用量纲分析法寻找hf（ΔP/ρ）与各影响因素间的关系1）影响因素物性：ρ，μ设备：l，d，ε操作：u（p,Z）2）量纲分析ρ[ML-3]，μ[ML-1T-1]，l[L]，d[L]，ε[L]，u[LT-1]，hf[L2T-2]3）选基本变量（独立，含M，L，T）ρ，d，u（ρ，l，u等组合也可以）4

3、）无量纲化非基本变量μ：π1＝μρaubdc[M0L0T0]=[ML-1T-1][ML-3]a[LT-1]b[L]c⇒a=-1,b=-1,c=-1变换形式后得：π1＝ρud/μl:π2＝l/dε:π3＝ε/dhf:π4＝hf/u25）原函数无量纲化6）实验摩擦系数：层流圆直管（Re<2000）：λ=φ（Re）即λ=64/Re湍流水力学光滑管（Re>4000）：λBlasius=0.3163/Re0.25-9-湍流普通直管（4000临界点）：λ=φ（ε/d）即2、局部阻力损失局部阻力系数：3、机械

4、能衡算方程考虑流体阻力等因素，通常管道设计液速值取1～3m/s，气速值取10～30m/s。大多数阀门：顺时针旋转是关闭，逆时针旋转是打开。五、实验流程流体阻力测定实验流程设备参数每套稍有差异，详见具体标示。六、实验操作1、关闭阀门V1～V17，关闭流量调节阀门，启动水泵；2、打开主管路切换阀门V1～V5之一（平行开，垂直关），确定测量管路；3、打开引压管切换阀门V6～V17对应组（平行开，垂直关），将截面压强引入传感器；4、打开流量调节阀门，进行主管路排气，然后关闭该阀门；5、打开压差传感器排气阀门，进行测压管路排气，然后关闭该阀门；6、检查压差传感器数值

5、回零，说明罐内液体连续，否则重复4～6步；7、确定量程，实验布点，改变水流量测数据；8、所有参数在仪表柜集中显示，水流量/m3•h-1，压降/kPa，温度/℃；9、其它湍流直管或管道局部，实验方法同上；10、层流实验水流量由量筒和秒表测出，Δp取Δt内的平均值；11、测完所有数据，停泵，开传感器排气阀，关闭阀门V1～V17和流量调节阀；12、检查数据，整理好仪器设备，实验结束。七、数据处理-9-不锈钢管l/md/mm压降修正/kpa　1.521.5-0.01　水温度/℃黏度μ密度ρ/kg•m3　25.80.8771000　水流量/m3•h-1压降/kpa雷

6、诺数Re摩擦阻力系数λ理论λ0.360.126752.6003940.0491197540.0348924470.450.148440.7504930.0362730490.0329992390.670.312567.339620.0338165980.0298736550.840.4415756.067590.0312299850.0282317131.050.6519695.084480.0293145460.0266999061.230.8623071.384680.0281596250.025664381.61.3230011.557310.025

7、4407260.0240312892.011.9337702.018870.0235140510.0226990692.61348956.352860.0216373120.0212640963.24.2560023.114620.0203717090.0202078244.146.4877654.904530.0185422250.01894772计算方法：计算ReRe=ρdu/μ，其中u=q/A=q/(πd2/4)，代入化简得Re=4ρq/（πμd）其中ρ为水的密度，d为管的直径，μ为水的黏度，q为水流量计算实际λ计算理论λλ=0.3163/Re0.2

8、5以第一组数据为例，计算过程如下：t水=25.8℃，查表得ρ=10