流体阻力实验-Microsoft-Word-文档.doc

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1、实验一流动阻力实验实验一流体流动阻力测定实验1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）识别组成管路的各种管件、阀门的结构、使用方法和性能。（3）学习压差计、流量计的使用方法。（4）学习光滑直管和粗糙直管的摩擦系数l与雷诺准数Re的测量方法，并验证流体处于不同流动类型时的l与Re二者间的关系。（5）测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。2基本原理2.1直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定流体在管内从一个截面流到另一个截面时，由于流体具有粘性，流体层之间的分子动量传

2、递产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的湍流动量传递而引起的摩擦阻力，我们将这部分机械能称为能量损失。下面给将介绍圆形直管摩擦系数与雷诺数的实验测定方法。对于不可压缩流体在水平等直径直管内作定态流动，根据伯努利方程有：（1.1）（1.1）式中：hf—压头损失，J/kg；L—两测压点间直管长度，m；d—直管内径，m；λ—摩擦阻力系数；u—流体流速，m/s；ΔPf—直管阻力引起的压降，N/m2；ρ—流体密度，kg/m3。将（1.1）式经适当变形，可以得到摩擦系数的表达式，即：（1.2）雷诺准数定义式如下：（

3、1.3）（1.2）式中：µ—流体粘度，Pa.s。在管壁粗糙度、管长和管径一定的条件下，本实验将选择水作为流体，通过改变水的流量，并测得不同流量下的ΔPf值，连同L、d、u和ρ（对一定流体来说，ρ和μ都是温度的函数，可以根据流体的种类及温度从手册中查出实验一流动阻力实验）一同带入式（1.2）和（1.3），将能够分别求出不同流量下的直管摩擦系数λ和雷诺准数Re，从而整理出λ与Re的关系并绘制二者关系曲线。2.2测定局部阻力系数（1）局部阻力系数ξ的测定。局部阻力损失的计算方法有两种，即局部阻力系数法和当

4、量长度法。其中，局部阻力系数法假定局部阻力损失与流体动能成正比，即：（1.4）式（1.4）中：hf'—局部阻力引起的能量损失，J/kg；ΔPf'—局部阻力引起的压强降，Pa；ρ—流体密度，kg/m3；ξ—局部阻力系数，无因次；u—流体流速，m/s。将（1.4）适当整理后，有：（1.5）局部阻力引起的压强降ΔPf'可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口a-a'和b-b'，见图1-1。图1.1局部阻力测量取压口布置图对于开口位置，有：；（1.6

5、）那么，对于ab，bc，a'b'和b'c'之间的压降关系有：；（1.7）对于区间a~a'，有：（1.8）对于区间b~b'，有：（1.9）实验一流动阻力实验联立式（1.8）和（1.9），则有：（1.10）为了实验方便，（Pb-Pb'）称之为近点压差，（Pa-Pa'）称之为远点压差，其具体数值用差压传感器测定。3实验装置3.1装置流程流体流动过程综合实验装置如图1.2所示。图1.2流动过程综合实验装置1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口压力表；5、16-缓冲罐；6、14-测局部阻力近端阀；7、1

6、5-测局部阻力远端阀；8、17-粗糙管测压阀；9、21-光滑管测压阀；10-局部阻力阀；11-文丘里流量计（孔板流量计）；12-压力传感器；13-涡流流量计；18、32-阀门；20-粗糙管阀；22-小转子流量计；23-大转子流量计；24阀门；25-水箱放水阀；26-倒U型管放空阀；27-倒U型管；28、30-倒U型管排水阀；29、31-倒U型管进水阀3.2主要设备与仪器规格及参数流体流动阻力实验装置主要设备及仪器规格参数如下：光滑管：管径d=0.008m，管长L=1.708m，不锈钢材质；粗糙管：管

7、径d=0.01m，管长L=1.713m，不锈钢材质局部阻力管：管径d=0.015m实验一流动阻力实验4实验步骤与注意事项4.1流体阻力测量实验步骤（1）首先检查蓄水槽是否已注满水，若没有则需向蓄水槽内注入水直至水满为止；然后接通电源，关闭所有流量调节阀，启动离心泵。（2）光滑管阻力测定（步骤a、b和c）。a.关闭粗糙管路阀门20，将光滑管路阀门19全开，在流量为零条件下，打开通向倒置U型管的进水阀，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置U型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行驱赶气泡操

8、作。导压系统如图1.3所示。图1.3导压系统示意图3/4-排水阀；11-U型管进水阀；12-压力传感器；26-U型管放空阀；27-U型管驱赶气泡操作方法如下：加大流量，打开U型管进出水阀11，使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶尽，将流量调节阀24关闭，U型管进出水阀11关闭，慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀26后，分别缓慢打开阀3和阀4，使液柱降至中点上下时马上关闭，管内形成气—水柱，此时管内液柱高度差不一定应为零，然后关闭放空阀26，打开U