流体流动阻力测定实验指导书（页）

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1、流体流动阻力测定实验指导书流体流动阻力的测定一、实验目的1.掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。2.测定直管摩擦系数入与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内入与Re的关系曲线。3.测定流体流经管件、阀门吋的局部阻力系数S4.学会倒U形压差计和涡轮流量计的使用方法。5.识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。二、基本原理流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等纟fl成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流休通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损

2、失。1.直管阻力摩擦系数2的测定流体在水平等径直管中稳左流动时，阻力损失为:即,P2clpfplu2(1)(2)式中：几一直管阻力摩擦系数，无因次;〃一总管内径，m；妙/—流体流经/米直管的压力降，Pa；彷一单位质最流体流经/米肓管的机械能损失，J/kg;p一流体密度，kg/m3；/—直管长度，m；u一流体在管内流动的平均流速，m/So滞流（层流）吋，64Re(3)(4)式屮：Re_雷诺准数，无因次;”一流体粘度，kg/(ms)o湍流时N是雷诺准数Re和相对粗糙度(加)的函数，须由实验确定。由式(2)可知，欲测定儿需确定/、d,测定△耳、“、p、“等参数。I、d为装置参数(装置参数表格屮

3、给出)，〃通过测定流体温度，再查有关手册而得，〃通过测定流休流量，再市管径计算得到。例如本装置采用涡轮流屋计测流屋，V,m3/hoVU=(5)900加彳pfnJ'用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。(1)当采用倒置U型管液柱压差计时式中：R—水柱高度，m。(2)当采用U型管液柱圧差计时少/=(p0-式中：R—液柱高度，m；几一指示液密度，kg/m3o根据实验装置结构参数人d,指示液密度几，流体温度S(查流体物性小“)，及实验吋测定的流量V、液柱压差计的读数R,通过式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)求取Re和久，再将Re和久标绘在双对数处

4、标图上。1.局部阻力系数g的测定局部阻力损火通常冇两种表示方法，即当虽长度法和阻力系数法。(1)当量长度法流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为仃的同直径的管道所产牛的机械能损失相当，此折合的管道氏度称为当虽长度，用符号仃表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，而U在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一•起计算,则流体在管路中流动吋的总机械能损失工hf为:2（2）阻力系数法流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即：(9)故=—（10）式中：g—局部阻力系

5、数，无因次；勺；一局部阻力压强降，Pa；（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直管段的压降由肯管阻力实验结果求取。）p一流休密度，kg/m3；g—重力加速度，9.81m/s2；"—流体在小截面管中的平均流速，m/so待测的管件和阀门由现场指定。木实验采用阻力系数法表示竹件或阀门的局部阻力损失。根据连接管件或阀门两端管径屮小管的肓•径d,指示液密度几，流体温度t（）（杏流体物性"、“），及实验吋测定的流量V、液柱压差计的读数R,通过式（5）、（6）或（7）、（10）求取管件或阀门的局部阻力系数冬三、实验装置与流程1.实验装置实验装置如图1所示：111—水箱；2—管道泵；3—涡

6、轮流量计：4—进口阀；5—均压阀；6—闸阀;7—引压阀；8—压力变送器；9—Hi口阀；10—排水阀；11—电气控制箱图1实验装置流程示意图2.实验流程实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和倒U型压差计等所组成的。管路部分有三段并联的长直管，分別为用于测定局部阻力系数，光滑管直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管，英上装冇待测管件（闸阀）；光滑管肯管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管肓管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。水的流量使用涡轮流量计测量，管路和管件的阻力采用差压变送器将差压信号传递给无纸记录仪。1

7、.装置参数装置参数如表1所示。装置1名称材质管内径(mm)测量段长度(cm)管路号管内径局部阻力闸阀1A20.095光滑管不锈钢管1B20.0100粗糙管镀锌铁管1C21.0100四、实验步骤1.泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电机转动平稳麻，把出口阀缓缓开到最人。2.实验管路选择：选择实验管路，把对应的进口阀打开，并在出口阀最大开度下，保持全流量流动5—lOmino3.排气