文档介绍：流体流动阻力测定实验
装置说明书
天津大学化工基础实验中心
一、实验目的:
△Pf 、直管摩擦系数l 的测定方法。
。
△Pf 、局部阻力系数ζ的测定方法。
。
二、实验内容:
(光滑管、粗糙管)内流体流动的阻力和直管摩擦系数l。
。
△Pf和局部阻力系数ζ。
三、实验原理:
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流体在管道内流动时,由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关,它们之间存在如下关系: (1)
(2)
(3)
式中:管径,m ; 直管阻力引起的压强降,Pa;
管长,m; 流体的密度,kg / m3;
流速,m / s; 流体的粘度,N·s / m2。
直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间有一定的关系,这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中,直管段管长L和管径d都已固定。若水温一定,则水的密度和粘度也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降与流速(流量qV)之间的关系。
根据实验数据和式(2)可计算出不同流速下的直管摩擦系数,用式(3)计算对应的Re,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系,绘出与Re的关系曲线。
: (4)
(5)
式中:局部阻力系数,无因次;
局部阻力引起的压强降,Pa;
局部阻力引起的能量损失,J/kg。
图-1 局部阻力测量取压口布置图
局部阻力引起的压强降可用下面的方法测量:在一条各处直径相等的直管段上,安装待测局部阻力的阀门,在其上、下游开两对测压口a-a'和b-b',见图-1,使ab=bc a'b'=b'c'
则△Pf,a b =△Pf,bc ; △Pf,a'b'= △Pf,b'c'
在a-a'之间列柏努利方程式: Pa-Pa' =2△Pf,a b+2△Pf,a'b'+△P'f (6)
在b-b'之间列柏努利方程式: Pb-Pb' = △Pf,bc+△Pf,b'c'+△P'f
= △Pf,a b+△Pf,a'b'+△P'f (7)
联立式(6)和(7),则:=2(Pb-Pb')-(Pa-Pa')
为了便于区分,称(Pb-Pb')为近点压差,(Pa-Pa')为远点压差。其数值通过差压传感器来测量。
四、实验装置基本情况:
(见图-2):
图-2 单项流体阻力实验流程示意图
1-离心泵;2-水箱;4、8-缓冲罐;3-光滑管测量管;5-光滑管测量管;6-粗糙管测量管;7-局部阻力测量管;V1-V19为测压管路阀门;V20-流体阻力小流量调节阀;V21-流体阻力大流量调节阀;V22-光滑管阀;V23-光滑管阀;V24-粗糙管阀;V25-局部阻力阀;V26-水箱放水阀;V27-管路放水阀。
F1-转子流量计(10-100L/h);F2-转子流量计(100-1000L/h);T1-温度计;PD1-压差传感器