安全工程专业实验教程2.2摩擦阻力系数和局部阻力系数的测定

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1、××学院摩擦阻力系数和局部阻力系数的测定一、实验目的1、掌握风筒摩擦阻力与摩擦阻力系数值的实测方法，进一步理解影响摩擦阻力的各个因素。2、掌握使用皮托管和倾斜压差计（或微压计）测定局部阻力系数的原理、步骤和方法。3、掌握测定通风阻力，求算风阻，等积孔并绘制风阻特性曲线的方法。4、通过测定加深理解能量方程在通风中的应用。二、仪器设备扇风机和管网系统（如图2-15所示），皮托管、空盒气压计、温度计、胶皮管、三通、倾斜U形水柱计，垂直U形水柱计、钢卷尺、皮尺。图2-15扇风机和管网系统三、实验原理1、摩擦

2、阻力系数α的测定对某一段风道（实验室为管道）的摩擦阻力可按下式计算：（2-11）式中：h摩——摩擦阻力，mmH2O；α——摩擦阻力系数，kg•s2/m4；L——风道长度，m；S——风道断面积，m2；Q——通过风道的风量，m3/s；U——风道的周边长，m。由2-11式可知，若要测出某段风道的摩擦阻力系数α，只要测出这段风道的摩擦阻力（h摩）和通过的风量（Q），同时把风道的长度（L）周边长（U）和净断面积（S）量出来，可计算出风道的摩擦阻力系数α。三、实验原理欲测定风筒的摩擦阻力系数α，可在图2-15所

3、示的管网系统中，先取一段直线风筒，在风道内选择A、B两个测点，如图2-16所示，在其中亟A、B两点，将单管压差计调平，A、B在两测点放置皮托管，用胶皮管将测点的静压分别接到压差计，测A、B两断面风流的势能差（h测AB），再用皮托管和压差计分别测出两端面的平均风速，用皮尺和小钢尺量出间的距离和它们的周长。图2-16摩擦阻力系数测定三、实验原理（1）hc的测定。当风筒水平放置、两测点之间风筒断面积相等、没有局部阻力且空气密度近似相等时，根据能量平衡方程可知两测点之间的摩擦阻力就是通风阻力。根据风流的能量

4、方程可知：（2-12）式中：hm1-2——AB段风道的通风阻力，Pa；P1、P2——AB段风道的势能差，Pa；v1、v2——分别为A和B断面的平均风速，m/s；ρ1、ρ2——分别为A和B断面的空气密度，kg/m3。三、实验原理空气重率，由下式求出：（2-13）式中：ρ——空气密度（kg/m3）；P——大气压，毫米汞柱；T——绝对温度，（273+t℃）。风量取A和B两点的平均风量：（2-14）式中：S1,S2——两点断面积，m2；k1,k2——动压校正系数。三、实验原理（2）风阻R的求算：（2-15）

5、（3）等积孔A的计算：（2-16）（4）摩擦阻力系数α的计算：（2-17）换算成矿井标准状态下的摩擦阻力系数α值：（2-18）三、实验原理2、局部阻力系数ξ的测定由于风流的速度和方向突然发生变化，导致风流本身产生剧烈的冲击，形成极为紊乱的涡流，从而损失能量，造成这种冲击涡流的阻力就叫局部阻力。在图2-15所示风筒直角转弯前后选择两个测定断面C、D，测定CD段通风阻力h阻CD和平均风速。因为所以（2-19）三、实验原理又（2-20）式中：——测定的AB段风筒风阻，NS2/M7；——AB段长度，m；——

6、CD段长度，m；——测定的铁风筒摩擦阻力系数，kg/m3。（2-21）四、实验步骤1、摩擦阻力系数α的测定按测量要求布置和连接好仪器后，测量AB的间距L、风筒周边长U和风筒的两点断面积S1、S2；启动扇风机，待运转正常后，读出风流中心点的动压hmax及绝对静压差（P1-P2），并同时记录气温t、湿球温度和大气压P。2、局部阻力系数ξ的测定选定局部阻力物，例如直角转弯及圆弧转弯的风筒，布置仪器测出h及h动，计算的空气密度ρ，然后计算出ξ值。五、实验结果处理画出实验示意图，在图中标注皮托管及倾斜压差计（

7、或微压计）的连接方式。具体记录在表2-5～2-8中。