文档介绍：化工原理实验-流体流动阻力系数的测定实验报告流体流动阻力系数的测定实验报告一、实验目的:掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数。将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。二、实验器材:流体阻力实验装置一套三、实验原理:直管摩擦阻力不可压缩流体(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;流体在流过突然扩大、弯头等管件时,由于流体运动的速度和方向突然变化,产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多,在工程上通常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,流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关,可表示为△P=f(d,l,u,ρ,μ,ε)引入下列无量纲数群。雷诺数Re=duρ/μ相对粗糙度ε/d管子长径比l/d从而得到△P/(ρu2)=ψ(duρ/μ,ε/d,l/d)令λ=φ(Re,ε/d)△P/ρ=(l/d)φ(Re,ε/d)u2/2可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可用试验方法直接测定。hf=△P/ρ=λ(l/d)u2/2式中,hf——直管阻力,J/kgl——被测管长,md——被测管内径,mu——平均流速,m/sλ——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λ—Re关系。(1)、湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内λ=f(Re,ε/d)。对于光滑管,大量实验证明,当Re在3×103~105范围内,λ和Re的关系遵循Blasius关系式,即λ=/对于粗糙管,λ和Re的关系均以图来表示。局部阻力hf=ξu2/2式中,ξ为局部阻力系数,其与流体流过的管件的几何形状及流体的Re有关,当Re达到一定值后,ξ与Re无关,成为定值。四、实验步骤:启动离心泵,打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀,关闭其它的开关阀和切换阀,保证测压点一一对应。排净系统中的气体以便使液体能连续流动。设备和测压管线中的气体都要排净,观察U形压差计中两液面是否水平,如果水平说明系统中气体已经排净。测定光滑管和粗糙管摩擦阻力,先将流量从小到大慢慢增加,并观察U形压差计中两液面差,当液面差达到最大并等数据稳定后记录第一组数据,即此时的液体流量和压差。接着将流量由大到小,。充分利用面板量程测取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(不记录数据)。测定突然扩大管、球阀和截止阀的局部阻力时,各测取3组数据,具体步骤与侧量光滑管和粗糙管相同。注意在记录整个实验的第一组数据时记录一次液体温度,记录最后一组数据时记录一次温度。测完一根管的数据后,应将流量调节阀关闭,观察压差计的两液面是否水平,水平时才能更换另一条管路,否则全部数据无效。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、实验数据处理:在整个实验过程中,液体温度可由始末温度值之和的平均值代替,则有t=(t始+t末)/2=(+)/2=24℃此温度对应水的密度可由相关表查得,ρ=μ=·S求光滑管、粗糙管摩擦阻力系数λ和雷诺系数Re由公式u=Q/A=×102Q/d2得到流速,由公式Re=duρ/μ可求得雷诺数,由式hf=△P/ρ=λ(l/d)u2/2可求得真实的λ,由Blasius关系式λ’=/’。光滑管几何尺寸为d=21mm,l=,相对粗糙度ε/d=所求光滑管在不同流量下的u、Re、λ、λ’如下表:光滑管的相关数据如下表:序号**********Q/m3/△P/.×10-’=22mm,l=,相对粗糙度ε/d=所求粗糙管在不同流量下的u、Re、λ、λ’如下表:粗糙管的相关数据表如下:序号**********Q/m3/