流體流動(dòng)阻力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)

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1、化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告流體流動(dòng)阻力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師：劉恵仙實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：化工原理實(shí)驗(yàn)室（材化樓118室）班級(jí)、小組：031094二組小組成員：舒平陳紅闖李欣梁駿林丁夢(mèng)營(yíng)2011年4月8日化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告-10-1.實(shí)驗(yàn)名稱：流體流動(dòng)阻力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)2.實(shí)驗(yàn)小組（031094-1組）成員：舒平陳紅闖李欣梁駿林丁夢(mèng)營(yíng)3.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1．測(cè)定流體在特定材質(zhì)和的直管中流動(dòng)時(shí)的阻力摩擦系數(shù)λ，并確定λ和R之間的關(guān)系。2．測(cè)定流體通過(guò)閥門(mén)時(shí)的局部阻力系數(shù)。4.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解測(cè)定流體流動(dòng)阻力摩擦系數(shù)的工程定義，掌握測(cè)定流體阻力的實(shí)驗(yàn)組織方法。2.測(cè)定流體流經(jīng)直管的摩擦阻力和流經(jīng)管件或閥門(mén)的局部阻力，確定直管阻力

2、摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)之間的關(guān)系。3.熟悉壓差計(jì)和流量計(jì)的使用方法。4.認(rèn)識(shí)組成管路系統(tǒng)的各部件、閥門(mén)并了解其作用5.實(shí)驗(yàn)原理：流體管路是由直管、管件（如三通、肘管、彎頭）、閥門(mén)等部件組成。流體在管路中流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的作用，不可避免地要消耗一定的機(jī)械能，流體在直管中流動(dòng)的機(jī)械能損失稱為直管阻力；而流體通過(guò)閥門(mén)、管件等部件時(shí)，因流動(dòng)方向或流動(dòng)截面的突然改變導(dǎo)致的機(jī)械能損失稱為局部阻力。在化工過(guò)程設(shè)計(jì)中，流體流動(dòng)阻力的測(cè)定或計(jì)算，對(duì)于確定流體輸送所需推動(dòng)力的大小，例如泵的功率、液位或壓差，選擇適當(dāng)?shù)妮斔蜅l件都有不可或缺的作用。1.直管阻力流體在水平的均勻管道中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，由截面1流動(dòng)至

3、截面2的阻力損失表現(xiàn)為壓力的降低，即①由于流體分子在流動(dòng)過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)機(jī)理十分復(fù)雜，影響-10-阻力損失的因素眾多目前，尚不能完全用理論方法來(lái)解決流體阻力的計(jì)算問(wèn)題，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究掌握其規(guī)律。為了減少實(shí)驗(yàn)的工作量，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)工作難度，并使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有普遍應(yīng)用意義，可用因次分析方法來(lái)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)。將所有影響流體阻力的工程因素按以下三類變量列出①流體性質(zhì)密度ρ，黏度μ；②管路幾何尺寸管徑d,管長(zhǎng)l，管壁粗糙度ε；③流動(dòng)條件流速υ可將阻力損失hf與諸多變量之間的關(guān)系表示為②根據(jù)因次分析法，可將上述變量之間的關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)因次準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系③其中稱為雷諾準(zhǔn)數(shù)（Reynoldsnumber），是表征流體流動(dòng)

4、形態(tài)影響的無(wú)因次準(zhǔn)數(shù)；是表示相對(duì)長(zhǎng)度的無(wú)因次幾何準(zhǔn)數(shù)；稱為管壁相對(duì)粗糙度。將式③改寫(xiě)為④引入⑤則⑥式⑥即為通常計(jì)算直管阻力的公式，其中λ稱為直管阻力摩擦系數(shù)。直管段兩端的壓差若用水銀U型壓差計(jì)測(cè)定，則⑦其中R為U型壓差計(jì)兩側(cè)的液柱高度差。由式⑤可知，不管何種流體，直管摩擦系數(shù)λ僅與Re和有關(guān)。因此，只要在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的小裝置上，用水作實(shí)驗(yàn)物系，-10-進(jìn)行有限量的實(shí)驗(yàn)，確定λ與Re和的關(guān)系，即可由式⑥計(jì)算任一流體在管路中的流體阻力損失。這也說(shuō)明了因次分析理論指導(dǎo)下的實(shí)驗(yàn)方法具有“由小見(jiàn)大，由此及彼”的功效。2.局部阻力局部阻力通常用當(dāng)量長(zhǎng)度法或局部阻力系數(shù)法來(lái)表示。當(dāng)量長(zhǎng)度法:流體通過(guò)管件或

5、閥門(mén)的局部阻力損失，若與物體流過(guò)一定長(zhǎng)度的相同管徑的直管阻力相當(dāng)，則稱這一直管長(zhǎng)度為管件或閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度，用符號(hào)le表示。這樣，就可用直管阻力的公式來(lái)計(jì)算局部阻力的損失。在管路計(jì)算時(shí)，可將管路中的直管長(zhǎng)度與管件閥門(mén)的當(dāng)量長(zhǎng)度合并在一起計(jì)算，如管路系統(tǒng)中直管長(zhǎng)度為l，各種局部阻力的當(dāng)量之和為，則流體在管路中流動(dòng)的總阻力損失為⑧局部阻力系數(shù)法：流體通過(guò)某一管件或閥門(mén)的阻力損失用流體在管路中的動(dòng)能系數(shù)來(lái)表示，這種計(jì)算局部阻力的方法，稱為阻力系數(shù)法，即一般情況下，由于管件和閥門(mén)的材料及加工精度不完全相同,每一制造廠及每一批產(chǎn)品的阻力系數(shù)是不盡相同的。用自來(lái)水做實(shí)驗(yàn)物料；由實(shí)驗(yàn)原理及式和知，當(dāng)實(shí)驗(yàn)裝

6、置確定后，只要改變管路中流體速度υ或流量V，測(cè)定相應(yīng)的直管阻力壓差ΔP1和局部阻力壓差ΔP2，就能通過(guò)計(jì)算得到一系列的λ和ξ的值以及相應(yīng)的Re的值；在安排實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的分布時(shí)，要考慮到λ隨Re的變化趨勢(shì)，在小流量范圍適當(dāng)多布點(diǎn)。測(cè)試點(diǎn)及測(cè)試方法-10-原始數(shù)據(jù)有流速υ（或流量V），直管段壓差ΔP1和局部段壓差ΔP2，流體溫度t(據(jù)此確定ρ、μ)，此外還有管路直徑d和直管長(zhǎng)度l。測(cè)試點(diǎn)需在直管段兩端和局部?jī)啥烁髟O(shè)一對(duì)測(cè)壓點(diǎn)，分別用以測(cè)定ΔP1和ΔP2，在管路中配置一個(gè)流量（或流速）和溫度測(cè)試點(diǎn)，共6個(gè)測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試方法直管段和局部段壓差的測(cè)定：采用水銀U型壓差計(jì)流速或流量的測(cè)定：工程上測(cè)量流量較測(cè)流

7、速更為方便如用渦輪流量計(jì)測(cè)定流量，則其中f——渦輪流量計(jì)的轉(zhuǎn)子頻率，其數(shù)值用數(shù)顯儀表顯示；ξ——渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)；Q——流量，L/S。溫度的測(cè)定：用水銀玻璃溫度計(jì)測(cè)定，℃。控制點(diǎn)及調(diào)節(jié)方法實(shí)驗(yàn)中需控制調(diào)節(jié)的參數(shù)是流體流量Q，可以在管路系統(tǒng)出口端設(shè)置一控制調(diào)節(jié)閥門(mén)，用以調(diào)節(jié)流量并保證整個(gè)管路系統(tǒng)滿灌。6.實(shí)驗(yàn)裝置流程及說(shuō)明：主要設(shè)備和部件：離心泵、循環(huán)水箱、渦輪流量計(jì)、閥門(mén)、直管及管件、玻璃水銀U型壓差計(jì)、溫度計(jì)實(shí)驗(yàn)裝