文档介绍：流体管内流动阻力测定实验报告
流体流动阻力的测定实验报告
实验一流体流动阻力的测定
摘要:通过实验测定流体在光滑管、粗糙管、层流管中流动时,借助于伯努利方程计算摩擦阻力系数和雷诺数之间的关系,并与理论值相比较。同时以实验手段计算突然扩大处的局部阻力,并对以上数据加以分析,得出结论。
一、目的及任务
。
?及突然扩大管和阀门的局部阻力系数?。 。
?与雷诺数Re和相对粗糙度的函数。 ?-Re方程与Blasius方程相比较。
二、基本原理
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;流体在突然扩大、弯头等管件时,由于流体运动速度和方向的突然变化,产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多,在工程上采用量纲分析方法简化实验,得到在一定条件下具有普遍意义的结果,其方法如下。
流体流动阻力与流体的性质,流体流经处几何尺寸以及流动状态有光,可表示为
?p=f(d,l,u,?,?,?)
引入下列无量纲数群
雷诺数Re=
du?
?
? dl
管子的长径比
d
相对粗糙度
从而得到
?pdu??l
??(,,)
?dd?u2
令?=?(Re,
?
) d
?p
l?u2??(Re,) ?dd2
可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可用实验方法直接测定。
lu2
hf????
?d2
?p
式中 hf——直管阻力,J/Kg;
l——被测管长,m;
d——被测管内径,m;u——平均流速,m/s;?——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为d的圆形管中流动时,选取两个截面,用U形压差计测出这两个截面间的静压强差,即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式,即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数,这样就可得出某一相对粗糙度下管子的?-Re关系。⑴湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内?=f(Re,
?35)。对于光滑管,大量实验证明,当Re在3?10~10范围内, d
?=
?与Re的关系遵循Blasius关系式,即
对于粗糙管,?与Re的关系均以图来表示。⑵层流的摩擦阻力系数
??
64 Re
u2
hf??
2
式中,?为局部阻力系数,其与流体流过的几何形状及流体的Re有关,当Re大到一定值后,?与Re无关,成为定值。
三、装置与流程
本实验管道水平安装,实验用水循环使用。其中,1管为层流管,,两测压点之间距离为1m;,;,;4管为突然扩大管,(l=140mm)(l=280mm);测压计统一使用电子测压计;一组切换阀;总管安装流量计。
四、操作要点
,打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀,关闭其他的开关
阀和切换阀,保证测压点一一对应。
。设备和测压线中的气体都要排尽,检验是否排尽的方法是当流量为0时,观察流量计是否为零。
,应注意稳定后再读数。测定直管摩擦阻力时,流量由大到小,充分利用面板量程测量10组数据,然后再由小到大测取几组数据以检查数据的重复性。测定突然扩大管时,测取3组数据。层流管的流量用秒表与量筒测取。
,应将流量调节阀关闭,观察流量计是否为零,是才能更换另一条管路,否则数据全部失效。同时要了解各种阀门的特点,学会使用阀门,注意阀门的切换,同时要关严,防止内漏。
五、实验数据及处理
以第一组为例。
在整个过程中,取温度平均值T=,由此查表用内插法求得
ρ=/ m3 ,μ=。
o
u=
qv12?d4
=
??
=
Re=
???
== ?3
?10?
?p
lu2
根据伯努利方程:????
?d2
求得??
?p?
??2????
?