文档介绍：流体流动阻力的测定实验报告
流体流动阻力的测定
17321001 1120162761 王晓鸽
一、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实验方法。
2. 测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系,验证在一般湍流区λ与Re
的关系曲线。
3. 测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。
4. 学会流量计和压差计的使用方法。
5. 识辨组成管路的各种管件、阀门,并了解其作用。
二、实验原理
流体通过由直管、管件和阀门等组成的管路系统
时,由于粘性剪应力和涡流应力的存在,要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。

流体在水平等径直管中稳定流动时,阻力损失为:
?pfp1?p2lu2hf===λ即,
2d?pfλ= 式中:λ—直管阻力摩擦系数,无因次;
d—直管内径,m;
?pf—流体流经l米直管的压力降,Pa;
hf—单位质量流体流经l米直管的机械能损失,J/kg;
ρ—流体密度,kg/m3;
l—直管长度,m;
u—流体在管内流动的平均流速,m/s。
层流流时,
64λ= 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数,须由实验确定。欲测定λ,需确定l、d,测定?pf、u、ρ、μ等参数。l、d为装置参数,ρ、μ通过测定流体温度,再查有关手册而得,u通过测定流体流量,再由管径计算得到。?pf可用U型管、倒置U型管、测压直管等液柱压差计测定,或采用差压变送器和二次仪表显示。求取Re和λ后,再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。

局部阻力损失通常有两种表示方法,即当量长度法和阻力系数法。本实验采用阻力系数法。
流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数,局部阻力的这种计算方法,称为阻力系数法。即:
fhf′==ξ因此,
2?pf′
ξ=式中:ξ—局部阻力系数,无因次;
?pf′-局部阻力压强降,Pa;
ρ—流体密度,kg/m3;
u—流体在管内流动的平均流速,m/s。
根据连接阀门两端管径d,流体密度ρ0,流体温度t0 ,及实验时测定的流量Q、压差计读数,求取阀门的局部阻力系数ξ。
三、实验内容
1. 根据粗糙管实验结果,在双对数坐标纸上标绘出λ~Re曲线,对照化工原理教材上有关曲线图,即可估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。
2. 根据光滑管实验结果,对照柏拉修斯方程,计算其误差。
3. 测定闸阀在不同开度时的阻力系数ξ。
4. 对实验结果进行分析讨论。
四、实验装置与流程
1. 实验装置流程图
流体流动阻力测定实验装置流程示意图

1-水箱; 2-管道泵;3-涡轮流量计;4-进口阀;5-均压阀;6-闸阀; 7-引压阀;8-压力变送器;9-出口阀;10-排水阀;11-电气控制箱
2. 实验流程
实验对象部分是由贮水箱,离心泵,不同管径、材质的水管,各种阀门、管件,涡轮流量计和倒U型压差计等所组成的。管路部分有三段并联的长直管,分别为用于测定局部阻力系数,光滑管直管阻