文档介绍：流体流动阻力的测定
实验名称
流体流动阻力的测定
班级
姓名
学号
实验时间
同组成员
一、实验目的
1. 测定湍流状态光滑管、粗糙管的λ随Re变化关系;
2. 测定湍流状态突扩管、截止阀、球阀的ζ值;
3. 测定层流状态直管道的λ随Re变化关系;
4. 测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线;
5. 测定单级离心泵出口阀开度一定时的管路特性曲线;
6. 测定孔板流量计的孔流系数C0随Re变化关系。
二、实验原理
1. 流体阻力测定
流体在管路中流动时,由于粘性剪应力和涡流的作用产生摩擦阻力;在流经弯头、阀门等管件时,由于流体运动的速度和方向突然发生变化,产生局部阻力。这些能量损失都表现为机械能的减少,结合因次分析用hf表示如下:
直管流体阻力:
管道局部阻力:
式中: λ——直管摩擦阻力系数,λ=F(Re, ε/d)
ζ——管道局部阻力系数,ζ= F(Re, 形状)
对水力学光滑管道:λ=
对层流管道:λ=F(Re)≈64/Re
2. 离心泵及管路特性曲线测定
离心泵的性能参数取决于泵的内部结构,叶轮形式及转速。泵的性能参数扬程、轴功率、效率随流量的变化关系,即He~Q、N轴~Q、η~Q称为离心泵的特性曲线。该特性曲线需由实验测得,计算如下:
mH2O
kW
Q=3600×qv m3/h
管路特性是指输送流体时,管路需要的能量H(即从A到B流体机械能的差值+阻力损失)随流量Q的变化关系。本实验中任何一个流量点都是工作点,管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等,计算H的方法同He:
mH2O
虽然计算方法相同,但二者操作截然不同。测量He时,需要固定转速,通过调节阀门改变流量;测量H时,管路要求固定不动,因此只能通过改变泵的转速来改变流量。
3. 孔板流量计标定
孔板流量计制造方便,不易堵塞,在生产中使用广泛。其流量计算公式为:
m3/s
式中:A0——孔口面积;
C0——孔流系数,受雷诺数、孔口与管道面积比影响,通过实验求得;
Δp——孔板前后压强差,Pa。
三、实验装置与流程
1、水箱 2、离心泵 3、涡轮流量计 4、层流水槽 5、层流管 6、截止阀 7、球阀
8、光滑管 9、粗糙管 10、突扩管 11、孔板流量计 12、流量调节阀
装置中的有关尺寸:
光滑管(不锈钢管)l=,di=;
粗糙管(镀锌钢管)l=,di=;
层流管 l=,di=;
截止阀与球阀di=;
突扩管 d小=,d大=;
离心泵进出口压力表表心垂直距ΔH=;
孔板孔口面积 A0=×10-4 m2。
四、实验步骤与注意事项
1. 熟悉实验装置,尤其是各阀门的作用以及测压系统。
2. 打开放空阀,赶走管路系统中的空气;打开测压管的放空阀,赶走测压系统的压力。
3. 依次测量湍流状态光滑管、粗糙管、突扩管、截止阀、球阀的流量和压降。
4. 测定层流状态直管道的流量和压降。
5. 测定单级离心泵在一定转速下的压力、功率。
6. 测定单级离心泵出口阀开度一定时的转速、压力、功率。
7. 测定孔板流量计的流量和压降。
8. 注意实验过程中需要随时记录水温。
注意事项:
1. 测定实验数据前,务必排净管路系统中的空气。
2. 测定直管湍流状态的阻力时,~7m3/h之间,以保证涡轮流量计的测量精度。
3. 注意不要超过压力传感器测量上限。
4. 不得急速开关阀门,以防损坏设备。
五、数据处理
1. 湍流状态光滑管、粗糙管的λ随Re的变化关系
测得水的流量为V (m3/h),则水的流速
(m/s)
测得压降(kPa),由得
由定义,
(1)对于光滑管,l = m,di = m,由于整个实验过程温度变化不大,取平均温度T = 28 °C,查得水的密度= kg/m3,粘度= ×10-3 Pa·s,则各量计算公式为
(m/s)
序号
流量/(m3/h)
压降/kPa
水温/°C
流速/(m/s)
Re
λ
1
138069
2
137868
3
135058
4
134456
5
2