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1、实验名称： 流体流动阻力的测定班 级： xxx姓 名： xxx学 号： xxxx 同 组 人： xxx实验日期： xxx-xxx-xxx一、 实验摘要通过测定不同阀门开度下的流体流量Qv，以及测定已知长度l和管径d的光滑直管和粗糙直管间的压差，根据公式，其中为实验温度下流体的密度；流体流速，以及雷诺数（为实验温度下流体黏度），得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re下的值，通过作双对数坐标图，可以得出两者的关系曲线，以及和光滑管遵循的Blasius关系式比较关系，并验证了湍流区内摩擦阻力系数为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。由公式可求出突然扩大管的局部阻力系数，以及由求出层流时的摩擦阻力系数，再和
2、雷诺数Re作图得出层流管关系曲线。关键词：摩擦阻力系数 局部阻力系数 雷诺数Re 相对粗糙度/d二、 实验目的1. 掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。2. 测量湍流直管道的阻力，确定摩擦阻力系数。3. 测量湍流局部管道的阻力，确定局部阻力系数。4. 测量层流直管道的阻力，确定摩擦阻力系数。5. 验证湍流区内摩擦阻力系数为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。6. 将所得光滑管的-Re方程与Blasius方程相比较。三、 实验原理流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为 由因次分析法可知：直管道的阻力损失 （1-1） （1-2） J/kg （1-3）式中 l管道长度
3、，m; d管道内径，m; u管道平均流速，m/s2 管内粗糙度，m只要确定管道的长度l,内径d,输送流体的平均流速u，以及摩擦阻力系数，代入方程（1-3）即可确定阻力hf,其中，参考如表1-1表1-1 摩擦阻力系数及其影响因素关系/dRe0/d临界点（水力学光滑管）/d临界点以上（粗糙管）02000(层流区)20004000（过渡区）4000Re临界点（湍流区）临界点以上（阻力平方区） 根据机械能衡算方程可知，在外加能量he=0时有： J/kg (1-4)对于水平无变径直管道，根据式（1-3）和式（1-4）可测得摩擦系数： (1-5)2、管道局部阻力损失： J/kg (1-6)只要确定管道局部
4、阻力系数，平均流速u(突扩管对应细管流速u1),代入式（1-6）即可确定局部阻力hf,其中局部结构）。对于水平放置管件，根据式（1-4）和式（1-6）可测得局部阻力系数： 或 式中P管道压差，Pa; u1,u2平均流速，m/s2; 液体密度，kg/m3四、 实验流程和设备流体阻力实验带控制点工艺流程1-水箱 2-水泵 3-涡轮流量计 4-主管路切换阀 5-层流管 6-截止阀 7-球阀 8-不锈钢管 9-镀锌管 10-突扩管 11-流量调节阀（闸板阀） 12-层流调节阀（针阀）13-变频仪 T101-水温度, Q102-水流量,m3h-1 P103-压降，KPa实验介质：水（循环使用）研究对象：
5、不锈钢管l=1.500m,d=0.021m,=0.02mm; 镀 锌 管l=1.500m,d=0.0215m, =0.10mm; 突 扩 管l1=0.02m,d1=0.016m,l2=0.28m, d2=0.042m, =0.02mm 截 止 阀d=0.0205m 球 阀d=0.0205m 层 流 管l=1.500m,d=0.0029m五、 实验操作1） 关闭流量调节阀门，50Hz启动泵，再启动软件2） 打开流量调节阀和所有主管路切换阀10s,排净主管路内气体3） 关闭流量调节阀，开截止阀，球阀中间的两个测压阀，再开压差传感器排气阀门10s,排净引压管路内气体后，关闭截止阀，球阀中间的两个阀门
6、4） 选定测量管的主管路切换阀打开，并关闭其他主管路切换阀5） 只开测量管的两侧压阀门10s，排净气体后，关闭压差传感器排气阀，记录零点P6） 全开流量调节阀，通过变频器“”键（50Hz10Hz）改变水流量，测完本组数据后关流量调节阀，10Hz条件下再次检查零点P7） 层流实验调泵20Hz,关阀11打开阀门12排气，水量=总重-量筒净重，软件每次先点“开始计时，停止计时”,输入水量，再点“记录数据”，最后该流量，t120s, P取平均8） 实验结束，关闭流量调节阀，主管路和引压管阀门，开压差传感器排气阀门，停泵注意事项1） 大多数阀门：顺时针旋转是关闭，逆时针旋转是打开，平行管道是开，垂直管道
7、是关2） 切换管路时，先开下一组的主管路切换阀，再关闭本组切换阀3） 每切换一组管路，重复45步操作，检查记录零点4） 每做完一个点，都通过软件点击“查看数据试验结果”，确定点取舍及分布等六、 原始实验数据表格及计算举例表1不锈钢管实验数据记录表 l=1.500m,d=0.021m,=0.02mm序号水流量Qv(m3/h)压降P(kPa)水温度T（）序号水流量Qv(m3/h)压降P(kPa)水温度T（）17.06 19.09 20.2 82.00 1.95 20.9 27.00 19.03 20.5 91.60 1.28 20.9 35.10 11.32 20.6 101.30 0.86 20
8、.9 44.01 7.33 20.8 111.00 0.50 20.9 53.50 5.79 20.9 120.80 0.31 20.9 62.80 3.77 20.9 130.60 0.05 20.9 72.50 3.06 20.9 表2 镀锌管实验数据记录表 l=1.500m,d=0.0215m, =0.10mm序号水流量Qv(m3/h)压降P(kPa)水温度T（）序号水流量Qv(m3/h)压降P(kPa)水温度T（）16.95 26.18 21.5 82.00 2.66 21.6 25.50 17.88 21.6 91.60 1.71 21.6 35.01 15.16 21.6 101.
9、30 1.17 21.6 44.00 9.60 21.6 111.01 0.73 21.6 53.50 7.41 21.6 120.81 0.49 21.7 62.80 4.81 21.6 130.60 0.30 21.7 72.40 3.61 21.6 表3突扩管实验数据记录表l1=0.02m,d1=0.016m,l2=0.28m, d2=0.042m, =0.02mm 序号水流量Qv(m3/h)局部压降P(kPa)水温度T（）11.000.2721.722.000.9121.633.002.1621.644.003.8421.755.657.6721.8表4 截止阀实验数据记录表d=0.0
10、205m序号水流量Qv(m3/h)局部压降P(kPa)水温度T（）12.00 11.56 22.1 23.00 25.56 22.1 34.00 45.16 22.1 表5 球阀实验数据记录表 d=0.0205m序号水流量Qv(m3/h)局部压降P(kPa)水温度T（）12.0011.5622.123.0025.5622.134.0045.1622.1表6 层流管实验数据记录表 l=1.500m,d=0.0030m序号水质量M（g）时间t（s）管路压降P(kPa)水温度T（）151.84120.50.2522.22104.7680.50.7522.23125.2360.21.2522.2414
11、6.8455.51.5322.35183.9450.52.3022.36230.0945.53.9522.4 七、 实验结果作图及分析表1不锈钢管以第一组数据为例计算Qv=7.06m3/h P=19.09kPa T=20.2 l=1.500m,d=0.021m,=0.02mm查表可知在T=20.2时，水的密度=998.1kg/m3,黏度=1.000mPas水的流速雷诺数摩擦阻力系数Blasius关系式求得表2镀锌管以第一组数据为例计算Qv=6.95m3/h P=26.18kPa T=21.5 l=1.500m,d=0.0215m,=0.10mm查表可知在T=20.2时，水的密度=997.8kg
12、/m3,黏度=0.969mPas水的流速雷诺数摩擦阻力系数Blasius关系式求得表3突扩管以第一组数据为例计算Qv=1.00m3/h P=0.27kPa T=21.7l1=0.02m, d1=0.016m,l2=0.28m, d2=0.042m, =0.02mm查表可知在T=21.7时，水的密度=997.8kg/m3水的流速局部阻力系数：同理计算其他四组数据得: 则平均值理论值相对误差表4截止阀以第一组数据计算为例Qv=1.00m3/h P=11.56kPa T=22.1 d=0.0205m查表可知在T=22.7时，水的密度=997.7kg/m3水的流速局部阻力系数同理 则平均值表5球阀同截止阀计算方法得 则平均值表6层流管以第一组数据计算为例M=51.84g t=120.5s P=0.25kPa T=22.2 d=0.0029m查表可知在T=22.2时，水的密度=997.7kg/m3,黏度=0.953mPas水流量水的
