流体阻力测定实验

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1、流体阻力测定实验实验指导书环境与市政工程学院2015年11月9一、实验目的：1.学习直管摩擦阻力,直管摩擦系数的测定方法。2.掌握直管摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。3.掌握局部摩擦阻力,局部阻力系数的测定方法。4.学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。二、实验内容:1.测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数。2.测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系曲线。3.测定管路部件局部摩擦阻力和局部阻力系数。三、实验原理:1.直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定:直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数

2、，即，对一定的相对粗糙度而言，。流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：（1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）（2）整理（1）（2）两式得（3）（4）式中：管径，m；直管阻力引起的压强降，Pa；管长，m；流速，m/s；流体的密度，kg/m3；流体的粘度，N·s/m2。9在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u（流量V）之间的关系。根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（4）计算对应的

3、Re，整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。2．局部阻力系数的测定式中：局部阻力系数，无因次；局部阻力引起的压强降，Pa；局部阻力引起的能量损失，J／kg。图-1局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降可用下面方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在上、下游各开两对测压口a-a'和b-b＇如图-1，使ab＝bc；a＇b＇＝b＇c＇，则△Pf，ab＝△Pf，bc；△Pf，a＇b＇=△Pf，b＇c＇在a～a＇之间列柏努利方程式Pa－Pa＇=2△Pf，ab+2△Pf，a＇b＇+△P＇f(5)在b～b＇之间列柏努利方程式

4、：Pb－Pb＇=△Pf，bc+△Pf，b＇c＇+△P＇f=△Pf，ab+△Pf，a＇b＇+△P＇f（6）联立式(5)和(6)，则：＝2(Pb－Pb＇)－(Pa－Pa＇)为了实验方便，称(Pb－Pb＇)为近点压差，称(Pa－Pa＇)为远点压差。其数值用差压传感器来测量。四、实验装置的基本情况:1.实验装置流程示意图:9图-2流动过程综合实验装置流程示意图1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口压力表；5、16-缓冲罐；6、14-测局部阻力近端阀；7、15-测局部阻力远端阀；8、17-粗糙管测压阀；9、21-光滑管测压阀；10-局部阻力阀；11-观测段；12-压

5、力传感器；13-涡流流量计；18、25、26-阀门；19-普通管阀；20-粗糙管阀；22-小转子流量计；23-大转子流量计；24水箱放水阀；27-倒U型管放空阀；28-倒U型管；30、32-倒U型管排水阀；29、31-倒U型管平衡阀实验装置流程简介流体阻力测量：水泵2将储水槽1中的水抽出，送入实验系统，经玻璃转子流量计22、23测量流量，然后送入被测直管段测量流体流动阻力，经回流管流回储水槽1。被测直管段流体流动阻力ΔP可根据其数值大小分别采用变送器12或空气—水倒置Ｕ型管来测量。2.实验设备主要技术参数：表-1实验设备主要技术参数序号名称规格材料1玻璃转子流量

6、计LZB～25100～1000（L/h）VA10～15F10～100（L/h）2压差传感器型号LXWY测量范围0～200KPa不锈钢93离心泵型号WB70/055不锈钢4实验管路管径0.045m实验管路5真空表测量范围-0.1-0MPa精度1.5级,真空表测压位置管内径d1=0.041m真空表6压力表测量范围0～0.6MPa精度1.5级压强表测压位置管内径d2=0.041m压力表7涡轮流量计型号LWY-40测量范围2—20m3/h涡轮流量计表-2实验设备主要技术参数光滑管：管径d-0.008(m)管长L-1.70(m)粗糙管：管径d-0.010(m)管长L-1.

7、70(m)真空表与压强表测压口之间的垂直距离h0=0.41m3.实验装置面板图：图-3实验装置仪表面板图五、实验方法及步骤：1．流体阻力测量（1）向储水槽内注水至水满为止。(最好使用蒸馏水，以保持流体清洁)9（2）光滑管阻力测定：①关闭粗糙管路阀门8,17,20，将光滑管路阀门9,19,21全开，在流量为零条件下，打开通向倒置U型管的进水阀29,31，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡。需要进行赶气泡操作。导压系统如图4所示操作方法如下：加大流量，打开U型管进出水阀门29,31，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管

8、路内的气泡；若观察气泡已