化工原理基础实验讲义

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1、化工原理基础实验实验1　单项流动阻力测定1.1　实验目的（1）学习直管摩擦阻力hf、直管摩擦系数λ的测定方法。（2）掌握直管摩擦系数λ与雷诺准数Re之间关系的测定方法及其变化规律。（3）学习压强差的几种测量方法和提高基测量精确度的一些技巧。（4）掌握坐标系的选用方法，学习用曲线板或曲线k作图的技巧。1.2　实验原理流体在直管中流动，阻力可用范宁公式计算：（1）式中ΔPf的计算分两种情况①　流量在100以内时，因为，所以,把U形管中以毫米水柱表示的压强降，按上述公式换算为以帕斯卡表示的压强降。②　流量超过10

2、0时，采作直流数字电压表测定管路中的压强差。把直流数字电压表的读数V（伏特），换算为毫米水柱的标定回归式为：ΔPf＝（259.85×V＋5.1）×12.6mmH2O（旧）新设备ΔPf测流量时，直接读直流数字电压表上的数值。③流速的计算：④雷诺准数Re的计算：Re＝⑤摩擦系数λ的计算：上式中：Vs——体积流量m3/s；　　　　d——管内径m，d＝0.0079m；　　　　Δpf——直管压强差（压强降）Pa；——直管长度，；（2）λ＝大量实验研究已归纳出：摩擦阻力系数λ与流体的密度，粘度μ、管径d、流速u和管壁粗

3、糙度（和）有关，函数关系如上。当Re≤2000时，摩擦阻力系数与管壁的相对粗糙度无关，,。当Re≥4000时，摩擦阻力系数与雷诺准数和管壁的相对粗糙度有关，λ＝。在双对数坐标纸上，以Re为横坐标，λ为纵坐标，为参数，标绘出Re与λ的关系图。1.3　实验装置及流程（1）实验装置如图所示：水泵将储水槽中水抽出，送入实验系统，先经过转子流量计测量，后送入被测直管测量流体流动的阻力，再回储水槽，水循环使用。（2）主要设备及参数：①被测直管段，管长：＝1.6m，管内径：=0.0079m（旧）,d=0.0081米（新）

4、，材料：紫铜管。②玻璃转子流量计：LZB－25；LZB-10。③摩托罗拉压力传感器：MP×100DP（旧），压力传感器：LXWY（新）④直流数字电压表：HZ　2331（旧）；PZ　139（新）。⑤单项离心清水泵：DB-80。1.4　实验方法与步骤（1）向储水槽注水，约4/5左右。（2）检查流动系统有无气泡，在流量为零时，观察U形管压差计两支液位是否水平，依据流体静力学基本方程：，当时，Z1＝Z2　。如Z1≠Z2　，说明管内有气泡存在，则用大流量将气泡排除。（3）启动泵前，必须先关闭两转子流量计，即在Vs＝O

5、时启动泵，防止电机过载，线圈被烧。（Vs＝O，N轴≠0，但此时N轴最小）。（4）如流动系统中有气泡，启动泵后用大流量将气泡排尽后，瞬时开启倒U形管顶部的阀门，使两支管内水位迅速降至大约中部零刻度处，然后关闭顶部阀门，使两液位保持在水平状态。如不水平，继续排气，直至水平为止。（5）启动离心泵后，记下流量为零的一组数据。两转子流量计使用时必须开一关一，即一次只能使用一个流量计，一个开启、另一个必须关闭。先用小流量计与U形管压差计测，当流量超过100时，采用直流数字电压表测压。使用前，必先接电预热10～15分钟，

6、应打开电压表开关。使用前，还得先调好电压表的零点。(6)用电压表时，必须先把通U形管两支管用的胶皮管，用止水夹夹上。如无胶管，关闭通U形管两支管的阀门。（7）使用转子流量计时，眼睛要平视转子流量计的上端面（最大截面积）所对应的锥形玻璃管上的刻度，不必刻意追求转子升高或降低时，上端面非得与某一刻度线对齐不可，只要稳定就行。无准确值，可以估读。流量读出后，其它测点必须同时读出，取瞬时值，减少误差，并记录各值。（8）流量从小到大测一次，然后把大转子流量计从大到小再测一次，约20-30组数据。不同的数据可增加点的密

7、集度，使图形更趋于准确，相同的数据，可比较各参数的重现率。（9）实验前、实验后各测一下水温，取其算术平均值为定性温度，查取物性参数如粘度密度等。1.5　实验数据处理（1）基本参数①离心泵（型号、转数）流量：Q＝　　　　；扬程：H＝　　　；轴功率：N＝　　　；电动机额定功率：N额＝　　　　；电动机的效率：y电＝　　　；传动效率：y传＝　　　　。②管道（材质、长度）管内径：d=　　；被测管长度l＝　　　　　。③水温实验前水温：t=　　　　；实验后水温t＝　　　；平均水温：t＝　　　　　。④工作介质水在平均温度下

8、的物性参数粘度：μ＝　　；密度：ρ＝　　　　。⑤实验日期。（2）数据表数据项目序号原　始　数　据整　理　后　的　数　据备注流量计读数Q　/hU形管压差计读数Δpf　mmH2O直流数字电压表读数V　伏特直管压差Δp　Pa管内流速um/s雷诺准数Re直管摩擦阻力系数λ123456789101112131415（3）实验数据计算举例第　组数据：Q＝　　　　　Δpf＝　　　　V＝①直管压差Δp的计算②管内流速u的计算③雷