文档介绍：北京化工大学
实验报告
课程名称: 化工原理实验实验日期:
班级: 化工0602 姓名:许兵兵
学号: 200611048 同组人:汤全鑫阮大江阳笑天
流体流动阻力的测定
摘要
测定层流状态下直管段的摩擦阻力系数(光滑管、粗糙管和层流管)。
测定湍流状态不同(ε/d)条件下直管段的摩擦阻力系数(突然扩大管)。
测定湍流状态下管道局部的阻力系数的局部阻力损失。
本次实验数据的处理与图形的拟合利用Matlab完成。
关键词
流体流动阻力雷诺数阻力系数实验数据 Matlab
一、实验目的
1、掌握直管摩擦阻力系数的测量的一般方法;
2、测定直管的摩擦阻力系数λ以及突扩管的局部阻力系数ζ;
3、测定层流管的摩擦阻力
4、验证湍流区内λ、Re和相对粗糙度的函数关系
5、将所得光滑管的方程与Blasius方程相比较。
二、实验原理
不可压缩流体(如水),在圆形直管中作稳定流动时,由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力;流体在流过突然扩大和弯头等管件时,由于流体运动的速度和方向突然发生变化,产生局部阻力。影响流体流动阻力的因素较多,在工程研究中,利用因次分析法简化实验,引入无因此数群
雷诺数:
相对粗糙度:
管路长径比:
可导出:
这样,可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系:
因此,通过改变流体的流速可测定出不同Re下的摩擦阻力系数,即可得出一定相对粗糙度的管子的λ—Re关系。
在湍流区内,λ= f(Re,ε/ d ),对于光滑管大量实验证明,当Re在3×103至105的范围内,λ与Re的关系遵循Blasius关系式,即:
对于层流时的摩擦阻力系数,由哈根—泊谡叶公式和范宁公式,对比可得:
局部阻力:
= [J/kg]
三、装置和流程
图1 流体阻力实验装置流程图
水箱
四、操作步骤
1、启动水泵,打开光滑管路的开关阀及压降的切换阀,关闭其它管路的开关阀和切换阀;
2、排尽体系空气,使流体在管中连续流动。检验空气是否排尽的方法是看当流量为零时候U形压差计的两液面是否水平;
3、调节倒U型压差计阀门1、2、3、4、5的开关,使引压管线内流体连续、液柱等高;
4、打开流量调节阀,由大到小改变10次流量(Remin>4000),记录光滑管压降、孔板压降数据;
5、完成10组数据测量后,验证其中两组数据,确保无误后,关闭该组阀门;
6、测量粗糙管(10组)、突然扩大管(6组)数据时,方法及操作同上;
7、测量层流管压降时,首先连通阀门6、7、8、9、10所在任意一条回流管线,其次打开进入高位水灌的上水阀门11,关闭出口流量调节阀16;
8、当高位水灌有溢流时,打开层流管的压降切换阀,对引压管线进行排气操作;
9、打开倒U型压差计阀门5,使液柱上升到n型压差计示数为0的位置附近,然后关闭该阀门,检查两边液柱是否等高;
10、调节阀门16,改变6次流量(Remax<2000),记录光滑管压降体积数据;
11、所有实验完成后,关闭阀门、停泵、切断电源,清理实验台,整理所用仪器,填好原始数据表格。
五、原始数据及处理
A、原始