流体阻力实验报告

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1、化工原理实验报告实验名称：流体流动阻力测定班级：学号：姓名：同组人：实验日期：-16-流体阻力实验一、摘要通过测定不同阀门开度下的流体流量，以及测定已知长度和管径d的光滑直管和粗糙直管间的压差，根据公式，其中为实验温度下流体的密度；流体流速，以及雷诺数（为实验温度下流体粘度），得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re下的λ值，通过作双对数坐标图，可以得出两者的关系曲线，以及和光滑管遵循的Blasius关系式比较关系，并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数。由公式可求出突然扩

2、大管的局部阻力系数，以及由求出层流时的摩擦阻力系数，再和雷诺数Re作图得出层流管关系曲线。关键词：摩擦阻力系数局部阻力系数雷诺数Re相对粗糙度ε/d二、实验目的1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法；2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ；3、测定层流管的摩擦阻力系数λ；-16-4、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数；5、将所得光滑管的λ-Re方程与Blasius方程相比较。三、实验原理1、直管阻力损失函数：f（hf，ρ，μ，l，d，ε,u）=0应用

3、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）d，u，ρ（l，u，ρ等组合也可以）4）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/d

4、hf: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）：λ=0.3163/Re0.25湍流普通直管（4000临界点）：λ=φ（ε/d）即-16-2、局部阻力损失函数局部阻力系数：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。四、实验流程层流管：；突然扩大管：；粗

5、糙管：；光滑管：。操作装置图如下：-16-五、实验操作1、关闭流量调节阀门，启动水泵；2、调整阀门V1～V5开关，确定测量管路；3、打开对应引压管切换阀门和压差传感器阀门，进行主管路、测压管路排气；4、排气结束，关闭传感器阀门，检查其数值回零，否则继续排气；5、确定量程，布点，改变水流量测多组数据；6、所有参数在仪表柜集中显示，水流量/m3•h-1，压降/kPa，温度/℃；7、层流实验水流量由量筒和秒表测出；8、测完所有数据，停泵，开传感器排气阀，关闭切换阀门；9、检查数据，整理好仪器设备，实验结束

6、。六、实验数据处理原始数据如下表：ρ（kg/m3）=998.2μ(mPa.s)=1.005T=20.6℃光滑管l=1.5md=21.5mmT=21.6℃粗糙管l=1.5d=21.5mm-16-序号流量qv/m3•h-1压降Δp/pa流量qv/m3•h-1压降Δp/pa14.107314.54.1210468.023.555580.03.557748.733.054225.53.055739.542.583058.72.554054.552.212265.82.203046.761.851608.81

7、.862179.671.501065.21.501448.281.16643.21.15869.490.85349.30.84482.5100.65205.50.65284.5-16-突然扩大管T=22.5℃d=15.6mmD=42mml=140mmL=280mm序号流量qv/m3•h-1Δp/pa13.55256.522.01457.530.8159.6层流管d=2.9mml=1mT=23.1℃序号V/mlt/sΔp/pa1111205155.62102205065.5384202172.0470

8、201731.2562201535.662220438.0数据计算示例：1、光滑管：近似取T=20.0℃时水的密度，粘度-16-以光滑管第一组数据为例：1、粗糙管：以粗糙管第一组数据为例：,,,,2、突然扩大管：以第一组数据为例：,,同理求出三组数据所对应的值，再求其平均值3、层流管：以第一组数据为例：,,-16-,,按照以上方法将实验数据处理如下表所示：⑴光滑管：l=1.50m，d=21.5mm，压降零点修正ΔP0=0kPa，水温度=20.6℃表1.光滑管的原始数据