实验一流体流动阻力测定实验.docx
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实验一流体流动阻力测定实验
4.1流体流动阻力测定实验
一、实验目的
1•学习直管摩擦阻力直管摩擦系数几的测定方法。
2.掌握直管摩擦系数兄与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。
3.掌握局部阻力的测量方法。
4.学习压强差的几种测屋方法和技巧。
5.掌握双对数坐标系的使用方法。
二、实验内容
1•测定实验管路(光滑管和粗糙管)内流体流动的阻力和直管摩擦系数几
2•测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数几与雷诺数Re和相对粗糙度之间的关系曲线。
3.在本实验压差测量范围内,测量阀门的局部阻力系数。
三、实验原理
1•直管摩擦系数兄与雷诺数Re的测定
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人小与管长、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:
.IU2
hf==2—(4-1)
Pd2
2d屮
X=一(4-2)
plit~
(4-3)
d-u-p
Re=-
A式中:
d—管径,m;
△P/-直管阻力引起的压强降,Pa:
/-管长,m;
"-流速,m/s:
p一流体的密度,kg/in3:
//一流体的粘度,N•s/m2o
直管摩擦系数、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/和管径d都已固定。
若水温一定,则水的密度P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APf与流速u(流量V)之间的关系。
根据实验数据和式(1-2)可计算出不同流速卞的直管摩擦系数入,用式(1-3)计算对应的Re,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系,绘出入与Re的关系曲线。
2.
局部阻力系数:
的测定
(44)
(4-5)
式中:
歹-局部阻力系数,无因次;
△P;—局部阻力引起的压强降,Pa;
{APf,be
IIII
ab
心一局部阻力引起的能量损失,J/kgo
图4・1局部阻力测量取压II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IIa-a'和b-b‘,见图4」,使
ab=bc:
azb'=b'c'
则ub=APf.be;APf.a-b'=APf.b*c'
在3~3‘之间列方程式:
Pa-Pa'=2APf.ab+2APf.ab+APf(4-6)
在b〜b'之间列方程式:
Pb-Pb-=APf.bc+APf.bc-+APf
=APf.ab+APf,a*b#+APf(4-7)
联立式(1-6)和(1-7),则:
旳=2(Pb-Pb)-(Pa-Pa')
为了实验方便,称(Pb-Pb)为近点压差,称(Pa-Pa)为远点压差。
用差压传感器来测量。
四、实验装置
1•本实验共有四套装置,实验装置用图4-2所示的实验装置流程图。
每套装置中被测光滑直管段为管内径d=8mm,管长L=1.6m的不锈钢管:
被测粗糙直管段为管内径d=10mm,管长L=1.6m的不锈钢管;被测局部阻力直管段为管内径d=12mm,管长L=1.2m的不锈钢管
2.流量测量:
在图1-2中由大小两个转子流量计测量。
3.直管段压强降的测量:
差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。
图4-2流体流动阻力测定实验装置流程图
⑴一大流呈调节阀:
⑵一大流呈转子流呈计;⑶一光滑管调节阀:
⑷一粗糙管调节阀:
⑸一光滑管:
(6)-粗糙管;⑺一局部阻力阀:
⑻一离心泵:
⑼一排水阀;W)倒U管(11X11)'-近端测压点:
(1加旷一远端测压点:
(13X13T—切断阀:
(14)04)•-放空阀;05X15)'一光滑管压差;(16)(吟一粗糙管压差:
数字电压表:
(18)—压差变送器
五、实验方法
1•按下电源通电预热数字显示仪表10〜15分钟,记录各差压数字表的初始值,关闭流量调节阀,按一下离心泵的绿色按钮启动离心泵。
2.在进行光滑管阻力测定之前,应先检查导压系统内有无气泡存在。
当流量为0时,打开(13X13T两阀门,若空气一水倒置U型管内两液柱的高度差不为0,则说明系统内有气泡存在,需赶净气泡方可测取数据。
赶气泡的方法:
将流量调至较人,排出导压管内的气泡,直至排净为止;关闭(⑶(炒两阀门,打开(14X14T两阀门,慢慢旋开倒置U形管上部的放空阀,使液柱降至零点上下时马上关闭,使管内形成气一水柱,此时管内液柱高度差应为零。
3.光滑管阻力测定:
小流量时用倒置U形管压差计测量,人流量时用差压数字表测量。
应在最人流量和最小流量之间进行实验,一般测取12〜15组数据,建议流量读数在40L/h之内,不少于4个点,以便得到滞流状态卞的X-Re关系。
在能用倒置U形管测压差时,尽量不用差压数字表测压差。
4.粗糙管阻力测定:
关闭光滑管调节阀⑶,打开粗糙管调节阀⑷。
流量人于1801/h时,选择用差压数字表测量压差:
流量小于1801/h时,选择用倒置U形管压差计测量压差。
从小流量到最人流量,一般测取10〜15组数据。
5.局部阻力测量:
关闭阀门⑶和⑷,全开或半开阀门(7),用倒U型管测量阀门⑺的近端和远端压差,改变流量重复测量3〜4组数据。
5.待数据测量完毕,关闭流量调节阀,核实差压数字表初始值,切断电源。
六、注意事项
1.启动离心泵之前,以及从光滑管阻力测量过渡到其它测量之前,都必须检查所有流量调节阀是否关闭。
2.利用差压数字表测量人压差时,必须关闭通倒置U形管的阀门,防止形成并联管路。
3.在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。
七、实验要求
1.将实验数据和数据整理结果列在表格中(参考表4-1、4-2、4-3),并以其中一组数据为例写出计算过程。
2.在双对数坐标系上标绘光滑直管和粗糙直管入一Re关系曲线。
3.根据所标绘的X-Re曲线,求本实验条件下滞流区的X-Re关系式,并与理论公式比较。
[思考题]
(1)本实验用水为工作介质做出的X-Re曲线,对其它流体能否使用?
为什么?
(2)本实验足测定等直径水平直管的流动阻力,若将水平管改为流体H下而上流动的垂直管,从测虽两収压点间压塗的倒置U形管读数R到APf的计算过程和公式是否与水平管完全相同?
为什么?
(3)为什么采用差压变送器和倒置U形管并联起来测竝口管段的压差?
何时用变送器?
何时用倒置U形管?
操作时耍注意什么?
表4-1、
直管阻力实验数据表(光滑直管内径8mm、
管长1・60米)设备编号:
水温t=
°C;
H=
cP;
P=
kg/in3
序
R
号
Q(1/h)
(kPa)
(mmH2o)
AP(Pa)
U(111/S)
Re
X
1
10
2
14
3
18
4
24
5
32
6
44
7
60
8
80
9
100
10
200
11
280
12
360
13
480
14
640
15
880
16
1200
飛沙的流体阻力测定实验
、
实验目的
1•学习直管摩擦阻力压力降Apf、直管摩擦系数入的测定方法;
2.掌握不同流呈下摩擦系数X与笛诺数Re之间关系及其变化规律:
3.学习压差对数坐标系的使用方法。
、
实验原理
流体在圆直管内流动时.由于本身具有帖性及满流的*细.会产生摩攥阻力.流体左管
内湖)阻力的大亦与管长.管径.流休極和摩攥系数有关.它们之佝存左如下关系
“(6—3)
式中d管径.mi
Apr—直管阻力弓血的压强降.Pai
1长.0H
u管内平均流速.m/si
P体的花度.kg/m\
卩溝林咖品N•s/m\
摩擦系数X与雷诺数Re之间有一定的关系.这个关系一般用曲线来衷示•左輕裝JI中•直管段管长I和管径d都己固定・若杓ft—定.则水娅度p和粘度4也是定值・所以本实脸实质上是测定直管段流体阻力引起的压溯与流逮u之何的关系.
根据实M据和式(12)可以计尊岀不同流速下的立管摩播系数用式(13)计算
对应的Re.从而整理岀宜管廉捲系数和雷诺数的关系.绘岀入与“越諡為2.9544771
三、实验仪器及药品
图流动阻力实验流程示意图
水箱;2■离心泵;3、4■放水阀;5、13■缓冲罐;6.局部阻力近端测压阀;7、15■局部阻
远端测压阀;8、20-粗糙管测压回水阀;9、19-光滑管测压阀;10-局部阻力管阀;11-U管进水阀;12-压力传感器;14-流量调节阀;15、16-水转子流量计;17-光滑管阀;18-粗糙管阀;
21■倒置U型管放空阀;22-倒置U型管;23■水箱放水阀;24■放水阀;
四、实验步骤
1.开动机器;
2.打开光滑管阀,使流体通过;
3.把流速调到最大,使管内呈湍流状态,把仪器内积存的空气排走;
4.调节流速,分别记录每个流速的流量、直管压差。
5.重复光滑管的操作,记录粗糙管的数据;
6.关闭机器。
五、数据处理
流体阻力实验记录表
•内出8mm.管怜】亦
LT331C>液咗度,099678和t站度,08X8
卜
(S)
n管aa^p(s)«
?
P的
M)
Re
X
10
5
4878023
005529
5810177
0160<$1
20
12
1170725
011058
11620J5
00%271
30
18
1756088
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1743053
0064181
40
30
2926814
0221161
23»071
00(0169
50
44
429266
0276451
2905089
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62
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no
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4647995427
0023989
bio0J6$jC 0.18= 0.16- O.ll- 0.12- 0.10- 0.08・ 0.06- 0.01- 0.02・ 0.00 Re bk>fl.163xomczx_289544771 光滑管的X——Re曲线 bk>g.163xomczx_289544771 粗糙管的入——Re曲线 U=qV/A=10/(360*0.16*3.14)=0.05529 Re=duP/H=(0.008*10*996.78)/0.8949=581.0177 X=hf(d/L)(2/u2)=(2*0.008*49.1747573)/(996.78*L6*0.055290163A2)=0.161379057 六、思考题 1.在圆直管内及导压管内可否有积存的空气? 如有,会有何影响? 2.本实验用水为工作介质做出的A-Re曲线,对其它流体能否使用? 为什么? 答: 能用,因为雷诺准数是一个无因次数群,它允许d、u.P变化。 3.影响流动型态的因素有哪些? 用Re判断流动型态的意义何在? 答: 影响流动类型的因素有: 内因: 流动密度P、粘度卩;外因: 管径d、流速u,即Re=dup/Po 4.本实验是测定等径水平直管的流动阻力,若将水平管改为流体自下而上流动的垂直管,从测量两取压点间压差的倒置U型管读数R到APf的计算过程和公式是否与水平管完全相同? 为什么? 答: 过程一样,公式(通式)相同,R值的计算结果不同。 通式: pl -p2=(PA-PB)gR+pBgz 水平放置: z-0pl-p2=(pA-pB)gR 垂£1放置: z-L(管长)p1-p2=(pA-pB)gR+pgl 5.为什么釆用左压变送器和倒垃U形管并联起来测虽直管段的压左? 何时用变送器? 何时用倒置U形管? 操作时要 注意什么? 答: U形管测呈得到的数据较准确,但测虽范圉小,而差压变送器在小流呈时,误蔓较大,而流竝大时,此误筮较小。 先使用倒置U形管压差计,当超过呈程时,使用產压变送器。 注意流竝的变更应使实验点在X-Re曲线上均匀分布。 飛沙j: J流体阻力测定实验 一、实验目的 1.学习直管摩擦阻力压力降Apf、直管摩擦系数入的测定方法: 2.掌握不同流呈下摩擦系数X与雷诺数Re之间关系及其变化规律: 3・学习压左对数坐标系的使用方法。 二、实验原理 流体在圆直管内流动时.由于本身具有粘性及满流的*绡.会产生摩擔阻力.流体在管内流勸阻力的大水与管长.晋径.渝*極和摩擦系数有关.它们之佝存左如下关系 (6-1) 2dLpj (6-2) (6-3) 式中d管径.mi △pr—言管阻力弓腕的压游•Pai 1长・m; u内平均流速.m/si P体的密度.kg/m\ |i潔度.N•s/m\ 摩攥系数X与雷诺数Re之间有一定的关系・这个关系一般用曲线来决示•衽实验装*中.直管段管长1和管径d祁己固定・若杓a—定.则水的空度p和怙度4也是定值・所以本实验实质上是测定R管段流体阻力引起的压强降与流逮u之何的关系• 根据实M据和式(12)可以计尊岀不同流速下的宜管摩檢系数九用式(13)计尊对应的Re.从而整理岀直管JT檢系数和雷诺数的关系.绘岀入与“茜荻編2.9544771 三、实验仪器及药品 btog.163xofnczx.289544771 图流动阻力实验流程示意图 水箱;2-离心泵;3、4-放水阀;5、13-缓冲罐;6-局部阻力近端测压阀;7、15-局部阻远端测压阀;8、20-粗糙管测压回水阀;9、19-光滑管测压阀;10-局部阻力管阀;11-U管进水阀;12-压力传感器;14-流量调节阀;15、16-水转子流量计;17-光滑管阀;18-粗糙管阀; 21-倒置U型管放空阀;22-倒置U型管;23-水箱放水阀;24-放水阀; 四、实验步骤 1.开动机器; 2.打开光滑管阀,使流体通过; 3.把流速调到最大,使管内呈湍流状态,把仪器内积存的空气排走; 4.调节流速,分别记录每个流速的流量、直管压差。 5.重复光滑管的操作,记录粗糙管的数据; 6.关闭机器。 五、数据处理 流体阻力实验记录表 fat! 卜<«(Uh) Ji管aa^p(s)«(mmH。 ? P的 M) Re % 10 5 4878023 0055» 5810177 016(X51 20 12 M0725 011058 1162035 00H27I 30 18 1756088 01607 1743053 0064181 40 30 292C8M 0221161 2孙on 0060169 50 44 429266 027M51 2906(09 0056479 60 62 €048748 0331741 3486106 0055W7 70 80 78048% 0WTO31 40«7124 0055155 80 HO 1073165 0442321 4M8142 00523% 90 1287798 04W11 522916 0052295 100 158 1541455 0552902 5810177 0050703 200 3800 1105803 1162035 0031248 300 7000 1658705 1743053 0025583 400 9500 22H6O7 20071 001953 500 12500 27M5O8 2905089 0016446 <00 16300 3.31741 3486106 0014893 700 20500 387(011 4067124 001J761 800 25«0 4423213 4648142 0013157 900 30300 4976115 522916 0012565 1000 38200 5529016 5810177 0012^ 8mmiMb33lCi 粗樋管內fiblOmm. 099678 Mmft.O8M8 b*og1t3xo 孑内岳8mmi粗H餐内栓•IO»m>管怜16m ML332G液体颐.0W55播体帖克08M8 0A) 直音压豊&>(S)«(mmg ag Re I 10 8 780562! 0035385704 4MW5427 0783454 20 21 2M8J75 0070771406 9295990854 05MMI 30 37 Ml01 010******* 叫398628 0402608 40 56 546»35 0141M28I7 1859198171 0342761 50 77 751»1 0176928521 2323W713 030163 60 )02 »521€7 021******* Z788777256 027M73 70 1)0 1268413 02476W929 325359099 025*19 80 15? 1268413 028J085633 J7183963C 0240239 90 187 1531853 O31W713W 41831958W 0213491 100 218 2127032 03,3857(X2 4647995427 01PI74 200 4900 07077140W 9295990854 0I22W4 300 WOO 1061571125 1^4398628 400 7700 W54281G 1859198171 0048303 500 9500 1769285209 232势97713 0038141 <00 11»» 2123142251 2788797256 OO32SW 700 14200 24769W292 32535M7» 002$(W7 800 ! 7M» 2830656334 77183%3<2 0026818 900 1WOO ? 18471 41831958S4 0024659 1000 23»0 553857W18 4647995427 0023989 bio0J6$jC 0.18= 0.16- O.ll- 0.12- 0.10- 0.08・ 0.06-
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- 实验 流体 流动 阻力 测定
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