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北京化工大学
化工原理实验报告
实验名称：流体阻力实验
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姓名：
学号：序号：
同组人：
设备型号：
实验日期：
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北京化工大学化工原理实验流体阻力实验
一、实验摘要
本实验使用 UPRSⅢ型第 4 套实验设备，通过测量不同流速下水流经不锈钢管、镀锌管、层流管、突扩管、阀门的压头损失来测定不同管路、局部件的雷诺数与摩擦系数曲线。确定
了摩擦系数和局部阻力系数的变化规律和影响因素，验证在湍流区λ与雷诺数 Re 和相对粗
糙度的函数。该实验结果可为管路实际应用和工艺设计提供重要的参考。
关键词：摩擦系数，局部阻力系数，雷诺数，相对粗糙度
二、实验目的
1、测量湍流直管的阻力，确定摩擦阻力系数。
2、测量湍流局部管道的阻力，确定摩擦阻力系数。
3、测量层流直管的阻力，确定摩擦阻力系数。
4、验证在湍流区摩擦阻力系数λ与雷诺数 Re 和相对粗糙度的函数
5、将所得光滑管的λ -Re 方程与 Blasius 方程相比较。
三、实验原理
1、直管摩擦阻力
不可压缩流体在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流作用产生摩擦阻力。此外，流体经过突然扩大、弯头等管件时，由于运动速度方向突然变化，也会产生局部阻力。利用
量纲分析的方法，流体流动阻力与流体的性质、流体流经处的几何尺寸、流体的运动状态有
关，可表示为：
引入无量纲数群：

Vp f d, l , , ,
雷诺数：
du
Re
相对粗糙度：
d
长径比：
l
d
从而得到：
p
du ,
, l
u 2
d
d
- 1 -
北京化工大学化工原理实验流体阻力实验
令：
Re,
p l
Re,
u 2
，则
2
d
d
d
可得阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可通过实验测得。
p
l
u2
H f
d
（ 1）
2
式中
H f —直管阻力 (J/kg)， l —被测管长 (m) ， d —被测管径 (m)，
u —平均流速 (m/s) ， —摩擦阻力系数。
根据机械能衡算方程，实验测量
H f
：
p1
u12
H e
p2 u22
H f
gz1
2
gz2
2
p1
u12
p2
u22
H fgz1
2
gz2
H e
2
g
p
u2
（2）
z
H e
2
对于水平无变径直管道，结合式（
1）与式（ 2）可得摩擦系数：
测量
2d
p
l
u2
当流体在管径为
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的
压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。通过改变流速可测出不同
Re 下的摩擦阻力系
数，这样便能得到某一相对粗糙度下的
Re 关系。
由前人经验，当
Re在 3
103 ~ 105 围时，其关系满足
Blasius 关系式，在层流围满足线
性关系，见 (表 1)。
表 1 摩擦阻力系数与雷诺数关系
Re 0~200
2000~4000
4000~Re 临界点
临界点以上
0
( 水
力光滑
管)
( 粗
糙管 )

Re
64
Re
64

\