化工原理实验-流动阻力实验

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1、流体阻力实验黄浩分12011011743实验时间：2013-10-16同组实验者：张博文、陈辰实验助教：周凯地点：化工实验教学中心107室一、实验目的1、测定湍流状态光滑管、粗糙管的λ随Re变化关系；2、测定湍流状态突扩管、截止阀、球阀的ζ值；3、测定层流状态直管道的λ随Re变化关系；4、测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线；5、测定单级离心泵出口阀开度一定时的管路特性曲线；6、测定孔板流量计的孔流系数C0随Re变化关系。二、实验原理1．流体阻力测定流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的作用产生摩擦阻力；在流经弯头、阀门等管件时，由于流体运动

2、的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。这些能量损失都表现为机械能的减少，结合因次分析用hf表示如下：直管流体阻力：222pupulu1122hgZgZf1222d2管道局部阻力：222pupuu1122hgZgZf12222式中：λ——直管摩擦阻力系数，λ=F（Re,ε/d）ζ——管道局部阻力系数，ζ=F（Re，形状）0.25对水力学光滑管道：λ=0.3163/Re对层流管道：λ=F（Re）≈64/Re2．离心泵及管路特性曲线测定离心泵

3、的性能参数取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速。泵的性能参数扬程、轴功率、效率随流量的变化关系，即He～Q、N轴～Q、η～Q称为离心泵的特性曲线。该特性曲线需由实验测得，计算如下：HHHHmH2Oe出口表压进口表压NN0.9NkW轴电电传电NegHeqvNN1000轴轴Q=3600×q3vm/h管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H（即从A到B流体机械能的差值+阻力损失）随流量Q的变化关系。本实验中任何一个流量点都是工作点，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He：HHHHHm

4、H2Oe出口表压进口表压虽然计算方法相同，但二者操作截然不同。测量He时，需要固定转速，通过调节阀门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。3．孔板流量计标定孔板流量计制造方便，不易堵塞，在生产中使用广泛。其流量计算公式为：2PqCAm3/sv00式中：A0——孔口面积；C0——孔流系数，受雷诺数、孔口与管道面积比影响，通过实验求得；ΔP——孔板前后压强差，Pa。三、实验装置图1、流体阻力实验流程1、水箱2、离心泵3、涡轮流量计4、层流水槽5、层流管6、截止阀7、球阀8、光滑管9、粗糙管10、突扩管11、孔

5、板流量计12、流量调节阀装置中的有关尺寸：光滑管（不锈钢管）l=1.5m，di=0.021m；粗糙管（镀锌钢管）l=1.5m，di=0.023m；层流管l=1.2m，di=0.003m；截止阀与球阀di=0.021m；突然扩大d小=0.016m，d大=0.042m；离心泵进出口压力表表心垂直距ΔH=0.25m；孔板孔口面积A-420=4.52×10m。安装管道d=0.026m，m=0.85四、实验步骤在实验之前，水箱和泵都已经调节完毕，因此，只需要不断改变球阀、截止阀的开合，来更换流体流经的管路；调节压力测量管的开闭，来选择压力测量范围；调节流量

6、阀，来改变管路中的流速。1、测定湍流状态光滑管、粗糙管的λ随Re变化关系以光滑管为例，将光滑管右侧的球阀打开，其他管的球阀全部关闭。将其压力测量管的阀门开启，将流量调节阀从小到大调节，分别测量不同流量下的压力降即可。注意流量的允许范围以及读数要耐心等待稳定。实验结束后关闭光滑管的球阀和压力测量管的两个阀门，将流量调节阀调至最小。2、测定湍流状态突扩管、截止阀、球阀的ζ值；步骤同上3、测定层流状态直管道的λ随Re变化关系；将层流管所有的阀门打开，其他管的球阀全部关闭。将其压力测量管的阀门开启，在层流管出口放置一个100ml量筒。经过计算，当Re<2

7、000,时，每分钟的流出体积不能大于220ml左右，因此我们将流量控制在100ml/30s内，分别测量不同流量下的压力降即可。实验结束后关闭层流管的阀门和压力测量管的两个阀门。4、测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线；选择某一根管路全部开启，固定泵转速不变，改变流量调节阀来实现不同的管路流量，测量此时泵两侧的表压、泵总功率和流量。5、测定单级离心泵出口阀开度一定时的管路特性曲线；选择某一根管路全部开启，固定流量调节阀的位置，调节泵的转速为50、45、……、15转/s，测量不同转速下的泵两侧表压。6、测定孔板流量计的孔流系数C0随Re变化关系。打开

8、孔板流量计右侧的球阀，打开压力测量管的阀门，通过控制流量调节阀，测量不同流量下的压力降。五、实验要领1．测定实验数据前，务必排净管路系统