實(shí)驗(yàn)二 流體流動(dòng)阻力系數(shù)的測定.doc

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1、實(shí)驗(yàn)二流體流動(dòng)阻力系數(shù)的測定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.學(xué)習(xí)直管摩擦阻力△Pf、直管摩擦系數(shù)l的測定方法。2.掌握直管摩擦系數(shù)l與雷諾數(shù)Re和相對粗糙度之間的關(guān)系及其變化規(guī)律。3.掌握局部摩擦阻力△Pf、局部阻力系數(shù)ζ的測定方法。4.學(xué)習(xí)壓強(qiáng)差的幾種測量方法和提高其測量精確度的一些技巧。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1.測定實(shí)驗(yàn)管路內(nèi)流體流動(dòng)的阻力和直管摩擦系數(shù)l。2.測定并繪制實(shí)驗(yàn)管路內(nèi)流體流動(dòng)的直管摩擦系數(shù)l與雷諾數(shù)Re和相對粗糙度之間的關(guān)系曲線。3.測定管路部件局部摩擦阻力△Pf和局部阻力系數(shù)ζ。三、實(shí)驗(yàn)原理：1.直管

2、摩擦系數(shù)l與雷諾數(shù)Re的測定流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于流體的粘性作用和渦流的影響會(huì)產(chǎn)生阻力。流體在直管內(nèi)流動(dòng)阻力的大小與管長、管徑、流體流速和管道摩擦系數(shù)有關(guān)，它們之間存在如下關(guān)系：（1）（2）（3）式中：管徑，m；直管阻力引起的壓強(qiáng)降，Pa；管長，m；流體的密度，kg/m3；流速，m/s；流體的粘度，N·s/m2。直管摩擦系數(shù)λ與雷諾數(shù)Re之間有一定的關(guān)系，這個(gè)關(guān)系一般用曲線來表示。在實(shí)驗(yàn)裝置中，直管段管長l和管徑d都已固定。若水溫一定，則水的密度和粘度也是定值。所以本實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是測定直管段流體阻力

3、引起的壓強(qiáng)降與流速（流量V）之間的關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和式（1-2）可計(jì)算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)，用式（3）計(jì)算對應(yīng)的Re，從而整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系，繪出與Re的關(guān)系曲線。2.局部阻力系數(shù)的測定:（4）（5）式中：局部阻力系數(shù)，無因次；局部阻力引起的壓強(qiáng)降，Pa；局部阻力引起的能量損失，J／kg。圖一局部阻力測量取壓口布置圖局部阻力引起的壓強(qiáng)降可用下面的方法測量：在一條各處直徑相等的直管段上，安裝待測局部阻力的閥門，在其上、下游開兩對測壓口a-a'和b-b＇，見圖1-1，使ab＝bca

4、＇b＇＝b＇c＇則△Pf，ab＝△Pf，bc；△Pf，a＇b＇=△Pf，b＇c＇在a~a＇之間列柏努利方程式：Pa－Pa＇=2△Pf，ab+2△Pf，a＇b＇+△P＇f（6）在b~b＇之間列柏努利方程式：Pb－Pb＇=△Pf，bc+△Pf，b＇c＇+△P＇f=△Pf，ab+△Pf，a＇b＇+△P＇f（7）聯(lián)立式（1-6）和（1-7），則：＝2（Pb－Pb＇）－（Pa－Pa＇）為了便于區(qū)分，稱（Pb－Pb＇）為近點(diǎn)壓差，（Pa－Pa＇）為遠(yuǎn)點(diǎn)壓差。其數(shù)值通過差壓傳感器來測量。四、實(shí)驗(yàn)裝置基本情況:1.

5、實(shí)驗(yàn)裝置技術(shù)參數(shù)離心泵：型號WB70/055流量8m3／h揚(yáng)程:12m電機(jī)功率550W被測直管段：光滑管管徑d=0.0078(m)管長L-1.70(m)材料不銹鋼粗糙管管徑d=0.01(m)管長L-1.70(m)材料不銹鋼被測局部阻力直管:管徑d=0.015(m)管長L-1.70(m)材料不銹鋼玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)：型號LZB—25測量范圍100~1000（L/h）型號LZB—10測量范圍10~100（L/h）壓差傳感器：型號LXWY測量范圍200KPa數(shù)字顯示儀表:溫度測量Pt100數(shù)顯儀表：AI501

6、B壓差測量壓差傳感器數(shù)顯儀表：AI501BV242.單相流動(dòng)阻力測定實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖（見圖二）圖二單相流動(dòng)阻力測定實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖1-水箱；2-離心泵；3、4-放水閥；5、13-緩沖罐；6-局部阻力近端測壓閥；7、15-局部阻力遠(yuǎn)端測壓閥；8、20-粗糙管測壓閥；9、19-光滑管測壓閥；10-局部阻力管閥；11-U型管進(jìn)出水閥；12-壓力傳感器；14-大流量調(diào)節(jié)閥；15、16-水轉(zhuǎn)子流量計(jì)；17-光滑管閥；18-粗糙管閥；21-倒置U型管放空閥；22-倒置U型管；23-水箱放水閥；24-放水閥；

7、3.單相流動(dòng)阻力測定實(shí)驗(yàn)裝置面板示意圖見圖-3圖三實(shí)驗(yàn)裝置面板示意圖五、實(shí)驗(yàn)方法及步驟：（1）向儲(chǔ)水槽內(nèi)注水至水滿為止。(最好使用蒸餾水，以保持流體清潔)（2）光滑管阻力測定：·關(guān)閉粗糙管路閥門，將光滑管路閥門全開，在流量為零條件下，打開通向倒置U型管的進(jìn)水閥，檢查導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣泡存在。若倒置U型管內(nèi)液柱高度差不為零，則表明導(dǎo)壓管內(nèi)存在氣泡。需要進(jìn)行趕氣泡操作。導(dǎo)壓系統(tǒng)如圖三所示。操作方法如下：加大流量，打開U型管進(jìn)出水閥門11，使倒置U型管內(nèi)液體充分流動(dòng)，以趕出管路內(nèi)的氣泡；若觀察氣泡已趕凈，將

8、流量調(diào)節(jié)閥24關(guān)閉，U型管進(jìn)出水閥11關(guān)閉，慢慢旋開倒置U型管上部的放空閥26后，分別緩慢打開閥門3、4，使液柱降至中點(diǎn)上下時(shí)馬上關(guān)閉，管內(nèi)形成氣—水柱，此時(shí)管內(nèi)液柱高度差不一定為零。然后關(guān)閉放空閥26，打開U型管進(jìn)出水閥11，此時(shí)U型管兩液柱的高度差應(yīng)為零（1—2mm的高度差可以忽略），如不為零則表明管路中仍有氣泡存在，需要重復(fù)進(jìn)行趕氣泡操作?！ぴ撗b置兩個(gè)轉(zhuǎn)子流量計(jì)并聯(lián)連接，根據(jù)流量大小選擇不同量程的流量計(jì)測量流量。·差壓變送器與倒置U型管亦是并聯(lián)連接，用于測量壓差