流体流动阻力测定Word格式文档下载.docx

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1．沿程阻力

流体在水平均匀管道中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低。

即

影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。

为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量综合成准数关联式。

根据因次分析，影响阻力损失的因素有，

（1）流体性质：

密度ρ，粘度μ；

（2）管路的几何尺寸：

管径d，管长l，管壁粗糙度ε；

（3）流动条件：

流速μ。

可表示为：

组合成如下的无因次式：

令

则

式中，

——压降Pa

hf——直管阻力损失J/kg，

ρ——流体密度kg/m3

λ——直管摩擦系数，无因次

l——直管长度m

d——直管内径m

u——流体流速，由实验测定m/s

λ——称为直管摩擦系数。

滞流（层流）时，λ＝64／Re；

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.

2．局部阻力

局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。

当量长度法

流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相当管径长度的直

三、实验装置与流程

1．实验装置

图1-1实验装置流程图

实验装置如图1-1所示。

主要部分由离心泵，不同管径、材质的管子，各种阀门或管件，转子流量计等组成。

从上向下第一根为不锈钢光滑管，第二根为镀锌铁管，分别用于光滑管和粗糙管湍流流体流动阻力的测定。

第三根为不锈钢管，其上装有待测管件（闸阀），用于局部阻力的测定。

流体温度有热电阻，流体流量由涡轮流量计测量，压差有压差变送器测量。

本实验的介质为水，由离心泵供给，经实验装置后的水通过管道流入储水箱内循环使用。

2．装置结构尺寸

装置结构尺寸如表1-1所示。

表1-1装置参数

名称

材质

管内径（mm）

测试段长度（m）

装置（1m）

装置（2c）

光滑管

不锈钢食品管

29.5

29.0

1.5

粗糙管

镀锌铁管

29.9

29.2

局部阻力

闸阀

35.86

图1-2：

控制柜面板

1、空气开关2、3、4电源指示灯5、流量控制仪6、6路巡检仪（单位m3／h）：

第一通道测量离心泵进口压力（单位：

kpa），第二通道测量离心泵出口压力（单位：

kpa），第三通道测量离心泵转速（单位：

r／min）第四通道测量流体阻力压差（单位：

pa）第五通道测量流体温度（单位：

摄氏度），第六通道没用，7、功率表（单位：

KW）8、仪表电源指示灯、9、仪表电源开关，10、变频器电源指示灯，11、变频器电源开关，12、离心泵电源指示灯、13、离心泵直接或变频器运行转换开关，14、离心泵启动按钮，15、离心泵停止按钮。

四、实验步骤及注意事项

1．灌泵

储水箱中出水到适当位置（大概三分之二处）关闭阀1、阀2、阀3、阀4、阀5、打开离心泵出口排气阀和进口灌水阀，用水杯从灌水阀灌水，气体从排汽阀排出，直到排水阀有水排出并且没有气泡灌水完毕，关闭排气阀和灌水阀。

2．启动水泵

打开控制柜上1空气开关，打开9仪表电源开关，仪表指示灯10亮，仪表上电，显示被测数据。

把转换开关转到直接位置，指示灯12亮，按一下离心泵启动按钮，离心泵运转，启动按钮指示灯亮，水泵启动完毕。

3．光滑管排气

先打开光滑管与差压变送器相连的阀门，粗糙管和局部阻力与差压变送器相连的阀门关闭，打开阀3和阀2，排出光滑管中的气体，关上阀2，打开差压变送器的两个排汽阀，排出管道中的气体，直到没有气泡排出为止，关闭差压变送器上的两个排汽阀，光滑管排气完毕。

4．光滑管实验

打开流体阻力监控软件数据班级、姓名、学号等信息，进入流体阻力实验，点击光滑管，调节阀2，每隔1m3／h采集一组实验数据（等数据稳定之后再采集），从2m3／h开始到最大流量，但注意最大流量时压差不能超过10kpa，如果超过调节阀门2，使压差不超过10kpa。

光滑管数据采集完毕后，先关闭阀2和阀3，再关闭光滑管与差压变送器相连的两个阀门。

5.粗糙管实验

粗糙管排气与光滑管排气类似，先打开粗糙管与差压变送器相连的两个阀门，再打开阀4和阀2，排出粗糙管中的气体，关闭阀2，打开差压变送器的两个排汽阀，排出管道中的气体，直到没有气泡排出为止，关闭差压变送器上的两个排汽阀，粗糙管排气完毕。

点击粗粗管，调节阀2，，每隔1m3／h采集一组实验数据（等数据稳定之后再采集），从2m3／h开始到最大流量，但注意最大流量时压差不能超过10kpa，如果超过调节阀门2，使压差不超过10kpa。

粗糙管数据采集完毕后，先关闭阀2和阀4，再关闭光滑管与差压变送器相连的两个阀门。

6.局部阻力实验

局部阻力排气与光滑管排气类似，先打开局部阻力与差压变送器相连的两个阀门，再打开阀5和阀2，排出粗糙管中的气体，关闭阀2，打开差压变送器的两个排汽阀，排出管道中的气体，直到没有气泡排出为止，关闭差压变送器上的两个排汽阀，局部阻力排气完毕。

点击局部阻力，调节阀2，，每隔1m3／h采集一组实验数据（等数据稳定之后再采集），从2m3／h开始到最大流量，但注意最大流量时压差不能超过10kpa，如果超过调节阀门2，使压差不超过10kpa。

局部阻力数据采集完毕后，先关闭阀2和阀5，再关闭光滑管与差压变送器相连的两个阀门。

流体阻力实验完毕。

7、数据处理

实验数据记录

序号

流量

L/s（湍流）或（L/h）（层流）

kPa

层流

压差

压差

实验数据采集完毕，打开数据处理软件，打开实验数据，执行相应的软件功能，就可算出流体雷诺系数与摩擦因数的关系，执行绘图功能，就可绘出雷诺系数与摩擦因数的曲线关系，执行打印功能就可打印实验数据和实验处理结果。

五、实验报告

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图形，即可估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．根据局部阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均ξ值。

4．对实验结果进行分析讨论。

注：

流体阻力控制仪表（AI－519）参数

P＝30I＝3D＝1

六、思考题

1．在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的流量调节阀?

为什么?

2．如何检验测试系统内的空气已经被排除干净?

3．以水做介质所测得的λ～Re关系能否适用于其它流体?

如何应用?

4．在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的λ~Re数据能否关联在同一条曲线上?

5．如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响?

6．在直管阻力测量中，压差计显示的压差是否随着流量的增加而成线性增加？

分别就层流和湍流进行讨论。