化工基础管道流体阻力的测定

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1、实验四管道流体阻力的测定一．实验目的1.掌握测定流体流动阻力的一般实验方法；2.测定直管摩擦系数λ及管件的局部阻力系数ξ；3.验证在一般里湍流区内λ与Ｒe的关系曲线（ξ／d为定值）。二．实验装置图1实验装置图１、本实验有、各二套装置，每套装置上设有二根测试用的管路（见图a、b），流体（水）流量用孔板或文氏管流量计测量，由管路出口处的调节阀５调节其流量。２、管路上设置三组Ｕ型差压计，分别用来测定流量、直管阻力和管件局部阻力相应的静压差，从测压孔引出的高低压管间有平衡阀相连，其连接情况及平衡阀的安装位置见图c。差压计指示液有水银和四氯化碳。9三．基本原理和方法不可压缩性流体在

2、直管内作稳定流动时，由于粘滞性而产生摩擦阻力，即直管阻力。流体在流经变径、弯管、阀门等管件时，由于流速及其方向的变化而产生局部阻力。在湍流状态下，管壁的粗糙度也影响流体阻力，通常流体阻力用流体的压头损失或压力降表示，并可用实验方法直接测定。１、直管阻力及直管摩擦系数λ直管阻力及直管摩擦系数λ的关系为　　［Ｊ／kg］　　　（１）式中：——直管的测试长度　［m］；——测试管的内径　［m］；　　　——管内流体流速　［m／s］。流体以一定的速度经过内径为，长度为的直管所产生的直管阻力可用Ｕ型差压计测得，若已测得的差压计读数为（cmccl4）。根据柏努利方程（）及流体静力学原理可得

3、：　［Ｊ／kg］　　（２）式中：g＝9.807流体的流速可由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读书Ｒ（cmＨg），按下式求得：　［m／s］（3）其中：装置：=0.4166n=0.5016；装置：=0.4309n=0.4896装置：=0.3621n=0.5058；装置：=0.3638n=0.5029于是由式（1），（2），（3）可得（4）9又已知雷诺数（5）式中：——流体（水）的密度[kg/]；——流体（水）的粘度[Pas]。若测得流体的操作温度t，查取、，再根据一对值，由式（4），（5）便可求得一对值，因而，在不同流速下，可得到一系列值，标绘在双对数坐标纸上，即可得到关系

4、曲线。2、局部阻力与局部阻力系数；局部阻力与局部阻力系数的关系为：[J/kg]（6）管件的局部阻力也可由U型差压计测取，但因管件所引起的流速大小和方向的变化而产生旋涡，需要在相当长的管道内才能消除，故只能先测定包括被测管件在内的一段直管的总阻力，然后减去这一段直管的直管阻力，就可得到管件的局部阻力。（7）若已测得包括管件在内的压差读数为（cmHg），利用式（2）可得：[J/kg]于是由式（3），（6），（7）得（8）通过实验测得不同流速u下对应的值，利用式（5）、（8）便可算出不同Re下的值，值与管件的几何形状及流体的Re有关。但当Re大到一定值后，值与Re关系为一定值。

5、9四．实验步骤1、先给泵充水，关闭出口阀，再启动泵。然后打开出口阀至最大；2、排除管路系统内积存的空气，为此全开各管路的阀门及差压计的A、B、C阀，排尽系统和引压管线中的空气，然后关闭流量调节阀，使流速为零，并关闭各U型差压计上的平衡阀C，如果差压计读数为零时，则表示系统内空气已排净。若差压计读数不为零，则需重新排气。3、测量数据，整个实验测取7—9组数据，要求实验点分布均匀。最简易的方法是从最大流量做起，调小流量时，流量计的压差读数R每次均较前次减少三分之一。4、打开差压计平衡阀C，关闭出口流量调节阀，结束本实验。五．实验数据记录及处理1.实验数据记录，得表1表1No.

6、压差计3压差计2压差计1左/cm右/cmR/cm左/cm右/cmRf/cm左/cm右/cmRf’/cm14643.32.723.356844.6540.160.1520.05247.0543.253.82566.4541.4541.15917.9347.243.33.926.564.838.341.8558.316.45447.443.34.12863.535.542.4557.7515.3547.642.84.830.161.231.143.3556.7513.4647.942.65.33259.527.544.1555.911.75748.242.45.833.857

7、.723.944.9555.1510.2848.541.66.936.75518.346.153.97.82.数据相关处理已知20℃下水的密度=998.02[kg/]，其粘度=1.005*10-3Pa.s。而g＝9.807。所以可以数据处理后，得表29表2No.流速um/s雷诺准数Re直管阻(l1)HfJ/Kg直管摩擦系数λ总阻力直管阻力（l2）Hf1J/Kg局部阻力Hf'J/Kg局部阻力系数ζ10.6856272352.62730.128124.77540.0956124.679810520.8138323272.4390.