化工基础实验讲义.doc

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1、化工基础实验讲义班级学号姓名化学化工学院化工与制药系化工组编制2011年5月编实验1流体阻力测定实验一、实验目的⒈学习直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系数l的测定方法。⒉掌握直管摩擦系数l与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。⒊学习压强差的几种测量方法和技巧。⒋掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。二、实验内容⒈测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数l。⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数l与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线。三、实验原理直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定流体在管道内流

2、动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系：hf==（1-1）λ=（1-2）Re=（1-3）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，pa.s直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。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

3、流速v（流量qV）之间的关系。根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（1-3）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。计算举例：小流量:(以第20组为例)Q＝20(L／h)△P＝11(ｍｍH2O)Ｑ／1000v＝────────3600×(π／4)×d220／1000＝────────────＝0.12(m／s)3600×0.785×(0.0078)2△Pf＝11(ｍｍH2O)=ρgR=1000×9.81×0.011=108(pa)2d△P

4、fλ＝───×───Lρv22×0.0078×108＝───────────＝0.07311.60×998.2×(0.12)2dvρ0.0078×0.12×998.2Re＝───＝────────────＝1095μ1.005×10-3四、实验装置⒈实验装置用图1所示。在图1中，光滑管阻力系数流程：A→B（C→D）→E→F→G→H→J→M→N→P。⒉流量测量：在图1中由转子流量计和涡轮流量计测量。⒊直管段压强降的测量：差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。图1流动过程综合实验装置流程图⑴离心泵；⑵—大流量

5、调节阀；⑶—小流量调节阀；⑷—被标定流量计；⑸—转子流量计；⑹—倒U管；⑺⑻⑽—数显仪表；⑼—涡轮流量计；⑾—真空表；⑿—流量计平衡阀；⒁—光滑管平衡阀；⒃—粗糙管平衡阀；⒀—回流阀；⒂—压力表；⒄—水箱；⒅—排水阀；⒆—闸阀；⒇—截止阀；［21］—变频器；a—出口压力取压点；b—吸入压力取压点；1-1’—流量计压差；2-2’—光滑管压差；3-3’—粗糙管压差；4-4’—闸阀近点压差；5-5’—闸阀远点压差；6-6’—截止阀近点压差；7-7’—截止阀远点压差；J-M—光滑管；K-L—粗糙管五、实验步骤⒈按

6、下电源和离心泵的绿色按钮，通电预热数字显示仪表，记录差压数字表第2～7路的初始值，关闭流量调节阀⑵⑶和回流阀⒀，按一下变频器上的启动按钮，启动离心泵。⒉光滑管阻力测定：⑴关闭截止阀⒇，将闸阀⒆全开，并旋开光滑管平衡阀⒁。⑵在流量为零条件下，旋开倒置U形管左右旋钮，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置U形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。操作方法如下：开大流量调节阀⑶，使倒置U形管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净，将流量阀关闭；慢慢旋开倒置U形管上部的放空阀

7、，使液柱降至零点上下时马上关闭，管内形成气—水柱；此时管内液柱高度差应为零。(1)关闭光滑管平衡阀⒁，通过阀⑶调节流量。根据流量大小选择大、小量程的转子流量计测量。(2)直管段的压差：小流量时用倒置∪形管压差计测量，大流量时用差压数字表（第2路）测量。应在最大流量和最小流量之间进行实验，一般测取12～15组数据，建议流量读数在40L／h之内，不少于4个点，以便得到滞流状态下的λ—Re关系。在能用倒置∪形管测压差时，尽量不用差压数字表测压差。3．在水箱中测取水温。4．待数据测量完毕,关闭流量调节阀，核实差压

8、数字表初始值，继续其它实验或切断电源。六、报告内容⒈将实验数据和数据整理结果列在表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。⒉在合适的坐标系上标绘光滑直管λ—Re关系曲线。⒊根据所标绘的λ—Re曲线，求本实验条件下滞流区的λ—Re关系式，并与理论公式比较。⒋回答如下思考题：⑴本实验用水为工作介质做出的λ一Re曲线，对其它流体能否使用？为什么？⑵本实验是测定等直径水平直管的流动阻力，若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管，从测量两