流体力学综合实验——流体流动阻力测定.docx

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1、专业：姓名：学号：日期：地点：实验报告课程名称：过程工程原理实验（甲）I指导老师：成绩：_________________实验名称：流体力学综合实验——流体流动阻力测定实验类型：___同组学生姓名：一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求⑴掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。⑵测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内λ与Re的关系曲线。⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并

2、了解其作用。二、实验装置与流程实验对象部分由贮水箱，离心泵，不同材质的水管，各种阀门、管件，流量计和压差计等所组成。通过两条并联长直管分别测定光滑和粗糙管的直管阻力系数。同时在粗糙管直管和光滑管直管上分别装有闸阀和截止阀，用于测定不同种类阀门的局部阻力系数。实验装置如图1所示，装置参数如表1所示。图1装置流程示意图-5-表1装置参数表名称材质管内径/mm测量段长度/mm光滑管不锈钢管211000粗糙管镀锌铁管221000光滑管局部阻力截止阀21660粗糙管局部阻力闸阀22680三、基本原理流体通过由直管、阀门等组成的管路系统时，由于粘性应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管所

3、造成的机械能损失称为直管阻力损失，流体通过阀门等引起的机械能损失称为局部阻力损失。⑴直管阻力摩擦系数λ的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：⑴即⑵⑶采用涡轮流量计测流量V⑷用压差传感器测量流体流经直管的压力降。根据实验装置结构参数l、d，流体温度T（查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V、压力降Δpf，求取Re和λ，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。⑵局部阻力系数ζ的测定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，这种计算方法称为阻力系数法。即：⑸故⑹根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d，流体温度T（查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流

4、量V、压力降Δpf’，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数ζ。四、实验步骤⑴打开仪表柜总电源、仪表电源。首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀、灌泵口，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀缓缓开到最大。⑵全开流量调节阀，依次打开各个压差传感器的引压管阀门-5-对压差传感器进行排气，完成后关闭排气阀门，使压差传感器处于测量状态。⑶缓慢调节流量调节阀，让流量从最大值到1m3/h的范围内变化，并且让流量按等比变化。每次改变流量，待流动达到稳定后，分别记下流量值、直管压差和阀门压差。⑷实验结束，关闭泵出口阀，停止水泵电机，关闭电源开关。注意：本实验的流量调节阀安装在管路出口处，是因为流体

5、流动时有位能升高的过程，若将阀门安在泵出口处，则当流量过小、流速过小时，流体在低位能处即损失大量机械能，可能没有足够的机械能走完管路，并且可能会混入空气。五、实验数据记录及处理1.装置参数装置号：3名称管内径（mm）直管测量段长度（mm）局部阻力测量段长度（mm）光滑管211000660粗糙管2210006802.数据处理水温t=30.7℃，查表得：ρ=995.7kg/m3；μ=0.801×10-3Pa·s；取流量V大于1m3/h的数据组进行计算，结果见表2，表3：表2光滑管实验数据处理序号流量V/(m3/h)直管压差△pf1/kPa含阀门直管压差/△pf2/kPa截止阀压/Δpf'/kPa

6、平均流速u/(m/s)雷诺数Re直管阻力摩擦系数λ局部阻力系数ξ15.218.0795.0089.674.181090740.0195010.3224.175.4062.1558.593.34873010.0203710.5233.313.4439.5037.232.65692970.0205910.6142.642.3126.4024.882.12552700.0217411.1552.081.4016.4515.531.67435460.0212211.2161.700.9511.3110.681.36355900.0215611.5471.360.587.737.351.0928472

7、0.0205712.4181.100.345.445.220.88230290.0184313.46表3粗糙管实验数据处理序号流量V/(m3/h)直管压差△pf1/kPa含阀门直管压差/△pf2/kPa闸阀压差/Δpf'/kPa平均流速u/(m/s)雷诺数Re直管阻力摩擦系数λ局部阻力系数ξ15.1624.9824.987.994.141080270.061530.9424.1320.2624.8611.08