化工原理流动阻力测定实验.doc

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1、化工原理流动阻力测定实验班级1120471姓名王立超学号33日期成绩一、实验目的1.了解流体流动阻力hf,直管摩擦系数的测定原理及方法；2.测定流体流过直管时的摩擦阻力,并确定摩擦系数与雷诺数的关系；3.测定流体流过管件时的局部阻力,并求出阻力系数；4.了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理、学会正确使用对数坐标纸。二、实验原理1、直管摩擦阻力不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大管、弯头等管件时，由于流

2、体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。2、局部阻力三、设备被测光滑直管段,被测粗糙直管段,被测局部阻力直管段,压力传感器,直流数字电压表,离心泵玻璃转子流量计.四、实验方法及步骤⒈向储水槽内注水，直到水满为止。⒉直流数字表的使用方法请详细阅读使用说明书。⒊大流量状态下的压差测量系统，应先接电预热10～15分钟，调好数字表的零点，然后启动泵进行实验。⒋光滑管阻力测定⑴关闭粗糙管阀18、粗糙管测压进水阀20、粗糙管测压回水阀8，将光滑管阀17全开。⑵在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀19和回水阀9，旋开倒置

3、U型管进水阀11，检查玻璃管内液柱高度差是否为零；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，需要进行赶气泡操作⒌粗糙管阻力测定（1）关闭阀17、光滑管测压进水阀19、光滑管测压回水阀9，全开阀18，旋开粗糙管测压进水阀20、粗糙管测压回水阀8，逐渐调大流量调节阀，赶出导压管内气泡。（2）从小流量到最大流量，一般测取15~20组数据。（3）直管段的压差用差压变送器测量。光滑管和粗糙管直管阻力的测定使用同一差压变送器，当测量光滑管直管阻力时，要把通向粗糙管直管阻力的阀门关闭；同样当测量粗糙管直管阻力时

4、，要把通向光滑管直管阻力的阀门关闭。6．局部阻力测定关闭阀门17和18，全开或半开阀门10，改变流量，用差压变送器测量远点、近点压差。远点、近点压差的测量使用同一差压变送器。当测量远点压差时，要把通向近点压差的阀门关闭；同样当近点压差时，要把通向远点压差的阀门关闭。7．测取水箱水温。8．待数据测量完毕，关闭流量调节阀，停泵八、使用实验设备应注意的事项⒈直流数字表操作方法请仔细阅读说明书后,方可使用。⒉启动离心泵之前，以及从光滑管阻力测量过渡到其它测量之前，都必须检查所有流量调节阀是否关闭。⒊利用压力传感器测量大

5、流量下△P时,应切断空气—水倒置∪型玻璃管的阀门18、20否则影响测量数值。⒋在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。⒌较长时间未做实验，启动离心泵之前应先盘轴转动，否则易烧坏电机。九、思考题预习报告思考题：1.本次实验在安全方面需要注意哪些问题？2.本实验涉及到哪些测量仪器？如何读数？3.本实验的三个实验数据记录表有何区别？实验报告思考题：1.本次实验中，使用的倒U型管和压力传感器有哪些相同点？又有何区别？2.本次实验中，管路阀门、转子流量计阀门及离心泵开关，在启动时三者顺

6、序如何？关闭时三者的顺序又如何？十、附录⒈实验数据的计算及结果⑴直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即，对一定的相对粗糙度而言，。流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：（1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）（2）整理（1）（2）两式得（3）（4）式中：管径，m；直管阻力引起的压强降，Pa；管长，m；流速，m/s；流体的密度，kg/m3；流体的粘度，N·s/m2。在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则

7、水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf与流速u（流量V）之间的关系。根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（4）计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。⑵局部阻力系数的测定（5）（6）式中：局部阻力系数，无因次；局部阻力引起的压强降，Pa；局部阻力引起的能量损失，J／kg。图3局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降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

8、两对测压口a-a’和b-b＇，见图3，使ab＝bc；a＇b＇＝b＇c＇则△Pf，ab＝△Pf，bc；△Pf，a＇b＇=△Pf，b＇c＇在a~a＇之间列柏努利方程式：Pa－Pa＇=2△Pf，ab+2△Pf，a＇b＇+△P＇f（7）在b~b＇之间列柏努利方程式：Pb－Pb＇=△Pf，bc+△Pf，b＇c＇+△P＇f=△Pf，ab+△Pf，a＇b＇+△P＇f（8）联立式（7）和（8），则：＝