化工原理实验报告一流体阻力.doc

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1、实验一、管路阻力的测定一、实验目的1．学习直管阻力与局部阻力的测定方法。2．学习计算并绘制直管摩擦系数l与Re的关系曲线的方法。3．学习确定局部阻力系数z的方法。二、实验原理流体在管路中的流动阻力分为直管阻力和局部阻力两种。直管阻力也称为表皮阻力，是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力，（m）(1)局部阻力也称为形体阻力，是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方，由于边界层分离而产生旋涡所引起的能量损失，(m)(2)管路的总能量损失等于管路中所有以上两种阻力的加和本实验所用的装置流程图如图1所示，实验装置由并联的两个支

2、路组成，一个支路用于测定直管阻力，另一个用于测定局部阻力。图1.管路阻力测定实验装置流程图1-底阀2-入口真空表3-离心泵4-出口压力表5-充水阀6-差压变送器7-涡轮流量计8-差压变送器9-水箱测定直管阻力所用管子的规格：1#~2#实验装置：直管内径为27.1mm，直管管长1m。3#~8#实验装置：直管内径为35.75mm，直管管长1m局部阻力的测定对象是两个阀门，一个闸阀，一个截止阀。三、实验步骤1．打开充水阀向离心泵泵壳内充水。2．关闭充水阀、出口流量调节阀，启动总电源开关，启动电机电源开关。3．打开出口调节阀至最大，记录下管路流量最大值，即控制柜上的涡

3、轮流量计的读数。4．调节出口阀，流量从大到小测取8次，再由小到大测取8次，记录各次实验数据，包括涡轮流量计的读数、直管压差指示值。5．关闭直管阻力直路的球阀，打开局部阻力的球阀，测定在三个流量下的局部压差指示值。6．测取实验用水的温度。7．关闭出口流量调节阀，关闭电机开关，关闭总电源开关。注意事项：离心泵禁止在未冲满水的情况下空转。四、数据处理与讨论1．根据实验数据，计算直管摩擦系数l及雷诺准数Re，然后在双对数坐标纸上标绘的关系曲线所测实验数据及计算结果列于下表3#实验装置，水温20.5°C序号流量m3/h直管压差mmH2OUm/sRe´10-4l19.68

4、2152.689.560.021028.731612.428.630.019336.92901.926.850.017245.13651.425.060.022654.64521.284.570.022363.70331.023.640.022272.87220.7952.840.024481.84120.5091.820.032590.380101.4280.3931.400.0363113.47270.9613.420.0205125.19631.445.140.0213136.90991.916.820.0190147.821222.177.740.01

5、82158.541492.368.420.0188169.602032.669.490.0201179.662052.679.530.0202以第三组数据作为计算举例查表得：水温为20.5°C时，黏度m=0.001Pa×s，密度r=998kg/m3管内流速根据公式（2），直管阻力计算如下雷诺数计算如下根据以上计算结果，在对数坐标纸上绘制曲线如图2所示。图2.实验测定l-Re关系曲线1．根据实验测定的压差数据，计算闸阀和截止阀的局部阻力系数的平均值。将实验数据整理列于下表中序号流量m3/hUm/s闸阀压差mmH2Oz1截止阀压差mmH2Oz217.882.182

6、981.238103.340.24211084.5725.231.451431.338177.620.1079608.9532.470.684351.4735114.70.02438616.17平均值1.34平均值8.55以第一组数据为例，计算如下根据公式（2），局部阻力系数五、思考题1.以水为工作流体所测得的关系能否适用于其他种类的牛顿型流体？请说明原因。以水为工作流体所测得的关系可以适用于其它牛顿流体，因为该关系为无量纲准数关系式，其不受流体本身物性的影响。2.如果要增加雷诺数的范围，可采取哪些措施？如果要增加雷诺数的范围，可以增大管径、流速或流体的密度，

7、或者减小流体的黏度。3.测出的直管摩擦阻力与直管的放置状态有关吗？请说明原因。如果以柏努利方程作为标准，测定直管阻力不依赖于直管的放置方式，因为直管阻力只与流体的流动状态和管壁粗糙度有关，只是计算时需考虑两测压点处位能的变化。