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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划流体流动阻力测定实验报告思考题实验报告项目名称：流体流动阻力测定实验学院：专业年级：学号：姓名：指导老师：实验组员：一、实验目的1、学习管路阻力损失hf和直管摩擦系数?的测定方法。2、掌握不同流量下摩擦系数?与雷诺数Re之间的关系及其变化规律。3、学习压差测量、流量测量的方法。了解压差传感器和各种流量计的结构、使用方法及性能。4、掌握对数坐标系的使用方法。二、实验原理流体在管道内流动时，由于黏性剪应力和涡流的存在，会产生摩擦阻力。这种阻力包括流体流经直管的沿程阻力以及因流体运动方向改
2、变或管子大小形状改变所引起的局部阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系：lu2hf=?d2?Pf式中：hf?直管阻力，J/kg；d?直管管径，m；?p?直管阻力引起的压强降，Pa；l?直管管长，m；u?流速，m/s；?流体的密度，kg/m3；?摩擦系数。滞流时，=?64；湍流时，与Re的关系受管壁相对粗糙度?的影响，即=Redf(Re,)。当相对粗糙度一定时，仅与Re有关，即=f(Re)，由实验可求得。d由式，得=?2d?Pf?2?lud?u?雷诺数Re=式中?流体的黏度，Pa*s?测量直管两端的压力差?p和流体在管内的流速u，查出流体的
3、物理性质，即可分别计算出对应的和Re。三、实验装置1、本实验共有两套装置，实验装置用图4-2所示的实验装置流程图。每套装置中被测光滑直管段为管内径d=8mm，管长L=的不锈钢管；被测粗糙直管段为管内径d=10mm，管长L=的不锈钢管2、流量测量：在图1-2中由大小两个转子流量计测量。3、直管段压强降的测量：差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。图4-2流体流动阻力测定实验装置流程图大流量调节阀；大流量转子流量计；光滑管调节阀；粗糙管调节阀；光滑管；粗糙管；局部阻力阀；离心泵；排水阀；倒U管近端测压点；远端测压点；切断阀；放空阀；光滑管压差；粗糙管压差；数字电压表；压差变送器四、实验步骤1、检查
4、储水槽内的水位是否符合要求，检查离心泵的所有出口阀门以及真空表、压力表的阀门是否关闭。2、开总电源，在仪表面板上按变频器的“run”按钮启动变频电动机。3、在流量为零条件下，打开通向倒置U形管的进水阀，检查导压管内是否有气泡存在，以及U形管两边液柱是否水平。若U形管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行排气泡操作。排气泡的方法：打开管路的流量调节阀，排出导管内的气泡，再关闭流量调节阀，开大流量，旋开倒置U形管上部的放空阀，当U形管内两液柱降至中间时马上关闭放空阀，检查液柱两边是否水平。4、测光滑管阻力时，关闭粗糙管截止阀，将光滑管截止阀全开，测粗燥管阻力则相反。5、用于测量直管段
5、的压差，小流量时用倒置型管压差计测量，大流量时用差压变送器测量。应在最大流量和零流量之间取值，测取12组数据。当流量小于100Lh时,测量5组数据，同时测取水箱水温。6、待数据测量完毕，关闭流量调节阀，按变频器“stop”按钮关闭电动机，关电源。五，实验过程原始记录1、基本数据装置型号：直管管长：离心泵型号：粗糙管内径：m光滑管内径：流体密度?：kg/m3流体温度：?C流体黏度?10：Pa?s2、实验数据记录表51为实验原始数据数据处理管内流速u?Q?4=d24?20?1000?3600?压力降?p?gh?雷诺数Re?du?1073-5?10摩擦系数?2d?p2?3式中Q?流体的体积流量，m/
6、s；d?直管管径，m；l?直管管长，m；u?管路流速，m/s；?流体的密度，kg/m3；?流体的黏度，Pa*s。六、实验结果及分析曲线表明，在湍流区内，光滑管阻力系数随雷诺数增大而减小，进入阻力平方区后，雷诺数对阻力系数的影响却越来越弱，阻力系数基本趋于不变。然而，流体流动阻力的测定XX2761王晓鸽一、实验目的1.掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的实验方法。2.测定直管摩擦系数与雷诺准数re的关系，验证在一般湍流区与re的关系曲线。3.测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数。4.学会流量计和压差计的使用方法。5.识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。二、实验原理流体通过由直管
7、、管件和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成机械能损失称为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。1直管阻力摩擦系数的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：?pfp1?p2lu2hf=即，2d?pf=式中：直管阻力摩擦系数，无因次；d直管内径，m；?pf流体流经l米直管的压力降，pa；hf单位质量流体流经l米直管的机械能损失，j/kg；流体密度，kg/m3；l直管长度，m；u流体在管内流动的平均流速，m/s。层流流时，64=湍流时是雷诺准数re和相对粗糙度(/d)的函
8、数，须由实验确定。欲测定，需确定l、d，测定?pf、u、等参数。l、d为装置参数，、通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。?pf可用u型管、倒置u型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。求取re和后，再将re和标绘在双对数坐标图上。2局部阻力系数的测定局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。本实验采用阻力系数法。流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。即：fhf=因此，2?pf=式中：局部阻力系数，无因次；?pf局部阻力压强降，pa流体
9、密度，kg/m3；u流体在管内流动的平均流速，m/s。根据连接阀门两端管径d，流体密度0，流体温度t0，及实验时测定的流量q、压差计读数，求取阀门的局部阻力系数。三、实验内容1.根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出re曲线，对照化工原理教材上有关曲线图，即可估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。2.根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，计算其误差。3.测定闸阀在不同开度时的阻力系数。4.对实验结果进行分析讨论。四、实验装置与流程1.实验装置流程图流体流动阻力测定实验装置流程示意图1水箱；2管道泵；3涡轮流量计；4进口阀；5均压阀；6闸阀；7引压阀；8压力变送器；9出口阀；10排水阀；11电
10、气控制箱2.实验流程实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和倒u型压差计等所组成的。管路部分有三段并联的长直管，分别为用于测定局部阻力系数，光滑管直管阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)；光滑管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的镀锌管。水的流量使用涡轮流量计测量，管路和管件的阻力采用差压变送器将差压信号传递给无纸记录仪。3.设备的主要技术参数测光滑直管段：管径d=m，测压点间距离l=m，材料为不锈钢。被测粗糙直管段：管径d=m，测压点间距离l=m，材料为
11、镀锌铁。被测局部阻力直管段：管径d=m,长度m。压差传感器：型号为3351dp4e22b3，测量范围为015kpa。离心泵：型号为ms60/37ss，流量为m3/h，扬程为m，电机功率为370w，转速2850rpm。涡轮流量计：型号为lwgy20。五、实验步骤1.检查储水槽内水位是否正常，若缺水须加水至满，实验中注意保持水体清洁。2.检查所有阀门并将阀门关紧。3.打开总电源和仪表开关，启动水泵至自动档，待电机转动平稳后，把出口阀开到最大。4.排气：选择实验管路，把对应的进口阀，引压阀和差压变送器8的两个阀门打开，并在出口阀最大开度下，保持全流量流动5min左右，直至连接差压变送器的透明管路内气
12、泡为止。5.关闭差压变送器8的两个阀门，在计算机监控界面点击该对应管路，则差压变送器开始检测该管路压差。6.流量调节：手动状态，调节流量，让流量从15m3/h范围内变化，建议每次实验变化/h。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下对应的压差值，温度，流量。7.依次选择光滑管、粗糙管以及局部阻力管路进行测量，数据测量完毕，关闭所有阀门，关闭水泵和仪表电源。五、实验数据记录与处理1原始数据记录。(1)光滑管数据记录(2)粗糙管数据记录(3)局部阻力测量数据记录-6-2根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出?曲线，对照化工原理教材上有关曲线图，即可估算出该管的相对粗糙度和绝对粗糙度。经计算知在实验
13、测量过程中，平均温度值为，查表后由内插法计算可知在此温度下，?=?/?3；?=10?3pa?s。欲测定，需确定?、?，测定?、?、?、?等参数。粗糙管中，管径?=?，测压点间距离?=?。根据公式：2?=，?=，=对数据经计算后有：?4000，因此判断在管内流体流动方式为湍流。做出?曲线如下图所示，根据教材有关图线，查表知相对粗糙度?/?=，可计算得绝对粗糙度?=?。另外，从图线可以看出，随?的不断增大，?逐渐减小。-7-摩擦系数?曲线3.根据光滑管实验结果，对照柏拉修斯方程，计算其误差。经计算知在实验测量过程中，平均温度值为，查表后由内插法计算可知在此温度下，?=?/?3；?=10?3pa?s。对数据进行与粗糙管相同方法的计算，并根据blasius方程计算在re条件下的?理论值，计算实验值与理论值的相对误差。计算结果如下表所示：理论值-8-分别对实验值和理论值做?曲线如下图所示读图可知，受某些因素影响，本次实验测得的摩擦系数比理论值偏小，但实验值与理论值都随re的增大而逐渐减小。另外，通过数据也可看出，随re的增大，相对误差逐渐减小。4.闸阀在不同开度时的阻力系数。在实验条件下，平均温度为21，查表后由内插法得?=?
