文档介绍：一、实验名称:
管道流动阻力的测定
二、实验目的:
学****U型压差计的使用;
学****测量闸阀和90°弯头的局部阻力损失(hf`)的方法,计算局部阻力系数(ξ),学****直管阻力损失(hf)的测定方法,计算出摩擦系数(λ)和雷诺准数(Re),在双对数坐标纸上作λ-Re关系曲线;
学****流量计的标定。
三、实验原理:
流体在管道中流动时,由于粘性力与涡流的存在,必然会引起能量的损失,这些损失可分为两类,即直管(沿程)阻力损失(hf)和管件的局部阻力损失(hf`)。
1、直管阻力损失
流体在圆形管流动时的阻力损失可用范宁公式计算:
(1)
式中: λ——摩擦系数
l——直管长[m]
d——管内径[m]
u——管内流速[m/s],由下式计算:
(2)
V——流量[m3/h],由孔板流量计测定
直管阻力损失由图2-2-1-1(a)装置测定,原理如下:
在截面AA’及BB’之间列出柏努利方程:

因是同内径的水平管段,故,上式移项整理得:
(3)
在图2-2-1-1(a)所示的U形压差计内00`截面列能量方程:

图2-2-1-1 直管阻力测定
整理上式得:
(4)
将上式(4)代入式(3)得:
(5)
式中:g=[N/kg]—重力加速度
R——压差读数[水],[m]
ρs=996[kg/m3]——水的密度,由水温查表得
ρ——气体密度,本次试验记为0[kg/m3]
若用图2-2-1-1 (b)的∩压差计测压降(本实验室采用),则由式(3)得:
(6)
或(7)
式中:R`——∩压差计读数[mH2O]
将式(5)或式(4)之值入(1)中,移项整理得摩擦系数计算值。
(8)
雷诺数Re按下式计算:
(9)
式中:μ——水的粘度[Pa·s],由水温查表得
其余符号同上。
2、局部阻力损失
克服局部阻力引起能量损失常用下式表示:
(10)
式中:u——流体在管中的流速[m/s]
ξ——局部阻力系数
如图2-2-1-2(a)所示,根据柏努利方程推导出流体流过90°弯头局部阻力的计算式为:

如图2-2-1-2(b)所示,流体流过闸阀时的局部阻力的计算式经推导也与上式相同。
式中:
g=[N/kg]—重力加速度
R——∩型压差计读数[mH20]

图2-2-1-2(a) 局部阻力(90°弯头)测定
图2-2-1-2(b) 局部阻力(闸阀)测定
所以阻力系数由上式(10)可求:
(11)
四、实验装置设备流程图:
本实验有十二套设备可供测定用,其中六套测闸阀的局部阻力,另六套测弯头的局部阻力,它们的典型流程如图
2-2-1-3所示。以测定闸阀的局部阻力为例,水泵2把水从水箱1吸上后经总管路送至各需用的的分管路。直管阻力分路被测段为AB,管径为40mm,管长为L1=2M,设分控制阀4。局部阻力被测管件为闸阀7,管径为40mm,设分控制阀6。实验时每路的流量均由孔板流量计8测定,最后水流回水箱1。经阀9的支路为排管路系统内空气用。
1、水箱 2、水泵 3、灌水排气阀 4、直管阻力控制阀 5、直管实验段
6、局部阻力控制阀 7、闸阀 8、孔板流量计 9、排空气阀
图2-2-1-3 管道阻力实验装置
五、实验方法:
1、检查转动联轴器是否灵活,关闭水箱处底阀,打开控制阀4或6,打开灌水阀3灌水入泵排除空气,灌水阀3出口处有水连续溢流后,关闭灌水阀3。关控制阀4和6,接通电源启动泵,若见泵运转不正常即断电检查。泵启动运转后,将水箱处底阀全开。
2、排除系统中空气,把分路控制阀4、6,把全部测压旋塞打开,有水连续排出水箱后,关控制阀4、6。观察各压差计的读数是否稳定,若全部不稳定,应继续排气,方法可把水流量开大一些。若个别压差不稳定,则采取个别排气措施,但必须在小流量下进行,否则会冲跑指示液。若压差计全部稳定,说明空气已排完,关闭系统全部阀门、旋塞。作好测数据准备。
3、测取数据:岗位分工好后先测直管阻力。打开旋塞A、B,打开阀4,把阀4慢慢由小调至大观察AB的压差及流量计压差变化,确定AB段压差的最大量程,然后在最大量程范围内,测量由大至小最少测取8个数据,同时记录孔板流量计压差读数,查取流量,读数毕,关闭阀4和旋塞A、B。
4、测定局部阻力:检查阀4是否关闭,打开阀6,把阀6慢慢由小调至大观察流体流过全开截止阀时压差计及流量计压差变化,确定截止阀压差计的最大量程,然后在最大量程范围内,测量由大至小测取4个数据,同时记录孔板流量计压差读数,查取流量,实验完成后关闭阀6,停水泵,测取水温。
注:如没有流量与孔板流量计压差读数关联式,则请按流量计校核方法测取。
六、原始数据记录表:
直管