流体流动阻力的测定.doc

流体流动阻力的测定一、实验目的（l）测定流体流过直管的阻力，确定摩擦因数A与雷诺数Re的关系；（2）测定阀门的阻力系数；（3）了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的法构特点和安装方式掌握其测量原理、学会正确使用二、基本原理 流体在由直管和管件(三通、肘管、大小弯头)、阀门组成的管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在,不可避免地要消耗一定的机械能。流体在直管中流动造成机械能损失称为直管阻力损失,用Hp表示。而流体流经阀门管件等的局部障碍所造成的机械损失, 称为局部阻力损失,用He表示。 直管阻力损失,表现在水平均匀管路中两截面的压强降低,即。因为影响阻力损失的因素很多,即 所以,我们采用因次分析指导下的实验研究方法。根据因次分析法,将组合成无因次式： (1) 变换(1)式, 得 (2) 由(2)式可知 (3) (3)式中的, 即为直管摩擦系数, 它可表示成。它只是雷诺数及管壁相对粗糙度的函数,确定它们之间的关系,只要用水作物系,在实验室规模的装置中进行有限量的实验即可得知, 知道了的值,就可计算任何物系的流体在管道中的阻力损失,使实验结果具有普遍意义。局部阻力损失,用局部阻力系数法表示,即用动能系数来表示,可写成。三、流程示意图四、操作要点(一)、排气 1.总管路排气 关闭出口控制阀，压差计平衡阀、局部阻力闸阀全开，启动泵。全开出口控制阀,让水流动1015秒钟后再将其关闭,再打开总管路排气考克,让水排出1015秒后关闭排气考克。 2.测压导管排气 打开压差计的平衡阀,将“U”型计上方两个排气的考克轮流“开启”、“关闭”数次。 3.压差计排气关闭压差计上方的平衡阀,将“U”型计上方的两个排气考克轮流“开启”、“关闭”数次。注意不能让水银冲出,排气时要特别小心。(二)、局部阀开度的调节 排气工作完成后,把全开着的闸阀（测局部阻力）逐渐关闭,记录其旋转的圈数。再逐渐将闸阀旋开,估计压差计水银不会冲出时, 打开出口控制阀至最大,再逐渐开大闸阀,直至压差计水银所显示的直管压降和局部压降大约相等为止。记下开了几圈，估算出阀门的开度。 (三)测试 上述步骤完成,然后依次从大到小调节流量并测得相应的涡轮流量计“转速”、“直管阻力压差”及“局部阻力压差”。在安排测试点时,大流量稀一些,小流量密一些。四、原始数据记录号设备：(一)、设备参数()1. 蜗轮流量变送器编号: 2. 蜗轮流量变送器仪表常数: 3.管道材质: 镀锌白铁管、(二)原始数据记录（局部阻力：闸阀开度=4/9）1.常数记录 管长L1: 2m； 管径:d1=20.5mm；d2=32.5mm； 水温:； 2.实验记录 转速表读数 直管压差(kpa) 局部压差（闸阀）(kpa) (脉冲/秒) 左 右 左 右 五、数据处理为了简化计算，可采用常数归纳法，将计算式中不变的物理量合并成计算常数整理成下述计算式式中：A、B、C”为归纳的计算常数将处理后的数据填入数据处理表中依表中数据在双对数坐标纸上绘制-Re图六、实验报告的主要内容（1）将实验数据整理成-Re数据表在双对数坐标纸上绘制-Re曲线（2）确定阀门的阻力系数七、思考题（1）为了确定-Re的函数关系要测定哪些数据？宜选用什么仪器仪表来测定？如何处理数据？（2）为什么要进行排气操作？如何排气？为什么操作失误可能将U形管中的水银冲走？（3）不同管径、不同水温下测定的 -Re数据能否关联到一条曲线上，为什么？（4）以水为工作流体测定的-Re曲线能否用于计算空气在管内的流动阻力，为什么？