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《化工原理實(shí)驗(yàn)~流體流動(dòng)阻力系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、流體流動(dòng)阻力系數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握測(cè)定流體流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)的一般實(shí)驗(yàn)方法。2、測(cè)定直管的摩擦阻力系數(shù)λ及突然擴(kuò)大管和閥門的局部阻力系數(shù)ξ。3、驗(yàn)證湍流區(qū)內(nèi)摩擦阻力系數(shù)λ為雷諾系數(shù)Re和相對(duì)粗糙度的函數(shù)。4、將所得光滑管的λ—Re方程與Blasius方程相比較。二、實(shí)驗(yàn)器材：流體阻力實(shí)驗(yàn)裝置一套三、實(shí)驗(yàn)原理：1、直管摩擦阻力不可壓縮流體（如水），在圓形直管中做穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，由于黏性和渦流的作用產(chǎn)生摩擦阻力；流體在流過突然擴(kuò)大、彎頭等管件時(shí)，由于流體運(yùn)動(dòng)的速度和方向突然變化，產(chǎn)生局部阻力。影響流體
2、阻力的因素較多，在工程上通常采用量綱分析方法簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，得到在一定條件下具有普遍意義的結(jié)果，其方法如下。流體流動(dòng)阻力與流體的性質(zhì)，流體流經(jīng)處的幾何尺寸以及流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，可表示為△P=f(d,l,u,ρ,μ,ε)引入下列無量綱數(shù)群。雷諾數(shù)Re=duρ/μ相對(duì)粗糙度ε/d管子長(zhǎng)徑比l/d從而得到△P/(ρu2)=ψ(duρ/μ，ε/d，l/d)令λ=φ（Re，ε/d）△P/ρ=（l/d）φ（Re，ε/d）u2/2可得摩擦阻力系數(shù)與壓頭損失之間的關(guān)系,這種關(guān)系可用試驗(yàn)方法直接測(cè)定。hf=△P/ρ=λ（l/d）u2
3、/2式中，hf——直管阻力，J/kgl——被測(cè)管長(zhǎng)，md——被測(cè)管內(nèi)徑，mu——平均流速，m/sλ——摩擦阻力系數(shù)。當(dāng)流體在一管徑為d的圓形管中流動(dòng)時(shí)，選取兩個(gè)截面，用U形壓差計(jì)測(cè)出這兩個(gè)截面間的靜壓強(qiáng)差，即為流體流過兩截面間的流動(dòng)阻力。根據(jù)伯努利方程找出靜壓強(qiáng)差和摩擦阻力系數(shù)的關(guān)系式，即可求出摩擦阻力系數(shù)。改變流速可測(cè)出不同Re下的摩擦阻力系數(shù)，這樣就可得出某一相對(duì)粗糙度下管子的λ—Re關(guān)系。（1）、湍流區(qū)的摩擦阻力系數(shù)在湍流區(qū)內(nèi)λ=f（Re，ε/d）。對(duì)于光滑管，大量實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)Re在3×103~10
4、5范圍內(nèi)，λ和Re的關(guān)系遵循Blasius關(guān)系式，即λ=0.3163/Re0.25對(duì)于粗糙管，λ和Re的關(guān)系均以圖來表示。1、局部阻力hf=ξu2/2式中，ξ為局部阻力系數(shù)，其與流體流過的管件的幾何形狀及流體的Re有關(guān)，當(dāng)Re達(dá)到一定值后，ξ與Re無關(guān)，成為定值。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、啟動(dòng)離心泵，打開被測(cè)管線上的開關(guān)閥及面板上與其相應(yīng)的切換閥，關(guān)閉其他的開關(guān)閥和切換閥，保證測(cè)壓點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。2、排凈系統(tǒng)中的氣體以便使液體能連續(xù)流動(dòng)。設(shè)備和測(cè)壓管線中的氣體都要排凈，觀察U形壓差計(jì)中兩液面是否水平，如果水平說明系統(tǒng)
5、中氣體已經(jīng)排凈。3、測(cè)定光滑管和粗糙管摩擦阻力，先將流量從小到大慢慢增加，并觀察U形壓差計(jì)中兩液面差，當(dāng)液面差達(dá)到最大并等數(shù)據(jù)穩(wěn)定后記錄第一組數(shù)據(jù)，即此時(shí)的液體流量和壓差。接著將流量由大到小，每相差0.3m3/h左右側(cè)一組數(shù)據(jù)。充分利用面板量程測(cè)取10組數(shù)據(jù)，然后再由小到大測(cè)取幾組數(shù)據(jù)，以檢查數(shù)據(jù)的重復(fù)性（不記錄數(shù)據(jù)）。測(cè)定突然擴(kuò)大管、球閥和截止閥的局部阻力時(shí)，各測(cè)取3組數(shù)據(jù)，具體步驟與側(cè)量光滑管和粗糙管相同。注意在記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)的第一組數(shù)據(jù)時(shí)記錄一次液體溫度，記錄最后一組數(shù)據(jù)時(shí)記錄一次溫度。4、測(cè)完一根管
6、的數(shù)據(jù)后，應(yīng)將流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，觀察壓差計(jì)的兩液面是否水平，水平時(shí)才能更換另一條管路，否則全部數(shù)據(jù)無效。同時(shí)要了解各種閥門的特點(diǎn)，學(xué)會(huì)使用閥門，注意閥門的切換，同時(shí)要關(guān)嚴(yán)，防止內(nèi)漏。五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，液體溫度可由始末溫度值之和的平均值代替，則有t=(t始+t末)/2=(21.2+26.8)/2=24℃此溫度對(duì)應(yīng)水的密度可由相關(guān)表查得,ρ=997.2kg/m3μ=0.9142mPa·S1、求光滑管、粗糙管摩擦阻力系數(shù)λ和雷諾系數(shù)Re由公式u=Q/A=3.54×102Q/d2得到流速，由公式R
7、e=duρ/μ可求得雷諾數(shù)，由式hf=△P/ρ=λ（l/d）u2/2可求得真實(shí)的λ，由Blasius關(guān)系式λ’=0.3163/Re0.25可求得理論λ’。光滑管幾何尺寸為d=21mm，l=1.5m，相對(duì)粗糙度ε/d=0.2/21=0.01所求光滑管在不同流量下的u、Re、λ、λ’如下表：光滑管的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：序號(hào)12345678910Q/m3/h3.503.222.942.662.382.101.821.541.260.98△P/kPa6.805.834.934.143.322.702.121.531.
8、090.76u/m/s2.812.582.362.141.911.691.461.241.010.79Re×10-46.445.915.414.904.383.873.342.842.311.81λ0.02420.02460.02490.02540.02560.02660.02790.02800.03000.0342λ’0.01990.02030.02070.02130.02190.02260.02340.02440.0257
