流体阻力系数测定.doc

实验报告
轻化工程学院09级应化班
胡倩 0906040006
实验名称：流体阻力系数测定
一、 实验目的
1、学习直管摩擦系数λ，管件阻力系数ξ。管路阻力损失的测定方法；了解λ~Re、ξ~Re的变化规律，学习U型压差计及涡轮流量计的使用方法。
2、测定流体流过直管的摩擦系数λ，并绘制λ与雷诺数Re的变化关系曲线图。
3、测定流体流过90°标准弯头的阻力系数ξ，并绘制ξ与雷诺数Re的变化曲线图。
二、实验原理
由伯努力方程可知：流体在相同直径的水平管内稳定流动时直管阻力损失为： 流体在经过90°标准弯头管件时所产生的阻力损失为：，直管阻力损失和90°标准弯头产生的阻力损失可直接根据压强降进行计算。
流体经过一定管长和90°标准弯头时所产生的压强降由倒U型压差计测出：即：、流体流速可根据水的流量Q和管路直径计算出来：
三、 实验设备及其参数
摩擦系数和阻力系数测定设备及其参数：
1、光滑管：玻璃管，管内径=20mm，管长=1.5m，绝对粗糙度=0.002mm
2、粗糙管：镀锌铁管，管内径=20mm，管长=1.5m，绝对粗糙度=0.2mm
3、突然扩大管：细管内径=20mm，粗管内径=40mm
4、孔板流量计：开孔直径=12mm，孔流系数=0.62
四、实验步骤
1、开泵 因为离心泵的安装高度比水的液面低，因此不需要灌泵。直接点
击电源开关的绿色按钮接通电源，就可以启动离心泵，开始实验。
2、调节倒U型压差计 将管道中所有阀门都打开，使水在3个管路中流动一段时间，直到排尽管道中的空气，然后点击倒U型管，会出现一段调节倒U型管的动画。最后关闭各阀门，开始实验操作。
测量光滑管数据
1、建立流动 启动离心泵并调节完倒U型压差计后，如图所示，依次点击打开球阀1、球阀2、球阀3，调节流量调节阀到开度大于零即可建立流动。关闭粗糙管和突然扩大管的球阀，打开光滑管的球阀，使水只在光滑管中流动。
2、读取数据 鼠标左键点击正或倒U型压差计，即可看到如图的画面（红色液面只是作指示用，真实装置可能为其他颜色，如水银为银白色）。倒U型压差计的取压口与管道上的取压口相连，正U型压差计的取压口与孔板的取压口相连。用鼠标上下拖动滚动条即可读数。实验中每一管路均有一倒U型管，连续点击图中的倒U型管即可在3个倒U型管中切换。倒U型管上方的数字标出了与该管相连的管路。注意：读数为两液面高度差，单位mm。
3、记录多组数据 调节阀门开度以改变流量，重复上述第2——3步， 为了实验精度和回归曲线的需要至少应测量10组数据以上。完成后进入下一步测量粗糙管数据。
测量粗糙管数据
1、建立流动 完成光滑管数据的测量和记录后，建立粗糙管的流动。
2、测量记录数据 测量粗糙管的数据与测量光滑管的数据操作步骤相同，重复测量光滑管数据步骤的第2——4步，为了实验精度和回归曲线的需要至少应测量10组数据以上。完成后进入下一步测量突然扩大管数据。
突然扩大数据测定
1、建立流动 完成粗糙管数据的测量和记录后，建立突然扩大管的流动。
2、测量记录数据 测量突然扩大管的数据与测量光滑管的数据操作步骤相同，重复测量光滑管数据步骤的第2——4步，为了实验精度和回归曲线的需要至少应测量10组数据以上。完成后进入数据处理。
五、数据处理
原始数据

光滑管结果

粗糙管结果

突然扩大结果

数据曲线

5