1,流体阻力.doc

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1、实验一流动过程综合实验实验一流动过程综合实验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。2基本原理直管摩擦系数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递产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的湍流动量传递而

2、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）式做适当变形，可以得到摩擦系数的表达式，即：（1.2）雷诺准数定义式如下：（1.3）（1.2）式中：µ—流体粘度，Pa.s

3、。在管壁粗糙度、管长和管径一定的条件下，本实验选择水作为流体，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）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，实验一流动过程综合实验从而整理出λ与Re的关系并绘制二者关系曲线。3实验装置3.1实验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流动过程综合实验流程示意图1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4

4、-出口压力表；5、16-缓冲罐；6、14-测局部阻力近端阀；7、15-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型管平衡阀3.2主要设备与仪器规格及参数流体流动过程综合实验装置主要设备及仪器规格参数见表1

5、.1。表1.1主要设备与仪器规格及参数序号名称规格及参数1被测直管段光滑管：管径d=0.008m，管长L=1.708m，不锈钢材质；粗糙管:管径d=0.01m，管长L=1.713m，不锈钢材质实验一流动过程综合实验2文丘里流量计文丘里喉径d'=0.020m3压差传感器型号：LXWY，测量上限：200KPa4离心泵型号：WB70/055，电机效率60%5真空表用于泵吸入口真空度的测量，测量范围-0.1-0Mpa，精度1.5级，真空表测压位置管内径d1=0.028m6压力表用于泵出口压力的测量，测量

6、范围0-0.25MPa，精度1.5级，压力表测压位置管内径d2=0.042m4实验步骤与注意事项4.1实验步骤流体阻力测量（1）首先向蓄水槽内注入水直至水满为止（最好使用蒸馏水，以保持流体清洁）。（2）光滑管阻力测定（步骤a、b和c）。a.关闭粗糙管路阀门，将光滑管路阀门全开，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

7、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：实验一流动过程综合实验加大流量，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；若认为气泡已赶净，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、4阀，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型管进出水阀11，此时U型管两液柱的高度差应为零（1～2mm的高度差可以忽略），

8、如不为零则表明管路中有气泡存在，需要重复进行驱赶气泡操作。b.该装置两个转子流量计并联连接，根据流量大小选择不同量程的流量计测量流量。c.差压变送器与倒置U型管亦是并联连接，用于测量压差，小流量时用置U型管压差计测量，大流量时用差压变送器测量。应在最大流量和最小流量之间进行实验，一般测取15～20组数据。注：在测大流量的压差时应关闭U型管的进出水阀11，防止水利用U型管形成回路影响实验数据。（3）粗糙管阻力测定。关闭光滑管阀，将粗糙管阀全开，从小流量到最大流量，测取15～20组数据。（4）测取水