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1、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一般实验方法。2. 测定直管摩擦系数入与雷诺准数Re的关系，验证在一般湍流区内入与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学会差压传感器和涡轮流量计的使用方法。5.识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。二、基本原理流体通过由直管、管件(如三通和弯头等)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. 直管阻力摩擦系数久的测定流体在水平等径直
2、管中稳定流动时，阻力损失为：Ap1)即，2dAp入=fP lU 22)式中：久一直管阻力摩擦系数，无因次；d 直管内径， m；Ap 流体流经 l 米直管的压力降， Pa；fh 单位质量流体流经 l 米直管的机械能损失， J/kg fp 一流体密度，kg/m3；l 直管长度， m；U 一流体在管内流动的平均流速， m/s。 滞流(层流)时，3)4)“里Redu pRe =式中：Re 雷诺准数，无因次；“ 一流体粘度，kg/(ms)。湍流时久是雷诺准数Re和相对粗糙度(/)的函数，须由实验确定。由式(2)可知，欲测定久，需确定I、d测定Ap、u、p、卩等参数。I、d为装置参数(装置参f数表格中给出
3、)，p、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。例如本装置采用涡轮流量计测流量， V， m3/h。(5)Vu =900 d 2(6)(7)APf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。 (1)当采用倒置U型管液柱压差计时也=PgR式中：R水柱高度，m。(2)当采用U型管液柱压差计时Ap = (p - p )gRf0式中：R液柱高度，m；p 指示液密度， kg/m3。0根据实验装置结构参数1、d,指示液密度p，流体温度t0(查流体物性p、“)，及实验时测定的00流量V、液柱压差计的读数R,通过式(5)、(6)或(7)、
4、(4)和式求取Re和久，再将Re和久标绘在双对 数坐标图上。2. 局部阻力系数g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。(1) 当量长度法流体流过某管件或阀门时造成的机械能损失看作与某一长度为1的同直径的管道所产生的机械能e损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号1 表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算e局部阻力损失，而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、阀门的当量长度合并在一起计算， 则流体在管路中流动时的总机械能损失丫 hf 为：eu2(2) 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
5、种计算方法，称为阻力系数法。即：(9)(10)Ap f 7u 2Pg 22Apf-Pgu2式中：g 局部阻力系数，无因次;Apf 局部阻力压强降，Pa；（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直 管段的压降由直管阻力实验结果求取。）p 一流体密度，kg/m3；g 重力加速度， 9.81m/s2；u 流体在小截面管中的平均流速， ms。 待测的管件和阀门由现场指定。本实验采用阻力系数法表示管件或阀门的局部阻力损失。根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d指示液密度P,流体温度t0（查流体物性p、“）， 及实验时测定的流量V、液柱压差计的读数R,通过式（5）、（6）或（7）、（10）
6、求取管件或阀门的局部阻力 系数E。三数据记录1、实验原始数据记录如下表：直管基本参数管内径（mm）测量段长度（cm）局部阻力2095光滑管20100粗糙管21100流体温度（C）序号光粗局部14.474.324.4624.1744.1533.873.693.8543.573.393.5453.273.093.2562.982.802.95流量（m3/h）2.数据处理与分析光粗局部33.232.23433.432.334.333.632.534.533.732.834.7333334.833.133.134.9光管差tr粗糙 管压 差（ kP局部阻力管压) a)5.5007.204.8406.3
7、84.2805.593.7004.703.1804.102.7503.480.014145799104.6810.09890.08480.01430385598.243450.10050.08620.01468593791.604610.10230.08760.01491918684.788460.10430.08930.015283177.915630.10650.09120.01591402471.179080.10890.0930阻力摩擦系数入误差光滑管压差（KPa）局部阻力管压 差（KPa）Pf（Pa）流量（局部）u（m/s）g5.57.21.6154.463.9455060160.2
8、08700434.846.381.4634.153.6712668080.2183577784.285.591.24453.853.4058740270.2158211373.74.70.953.543.131634820.1948666933.184.10.8743.252.8750884640.2126989012.753.480.69352.952.6096956830.204843868图表标题阻力摩擦系数Re线性（Re）-18877x + 368.87=0.9648阻力摩擦系数入平均g =0.21四讨论1在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀?为什么？答：应该关闭。因为
9、这样可以把管道中的气泡全部排出。2.如何检测管路中空气已经被排除干净？答：在流动测定中气体在管路中，对流动的压力测量产生偏差，在实验中一定要排出气体，让流体在管路中流动，这样流体的流动测定才能准确。当流出的液体无气泡是就 可以证明空气已经排干净了。3以水做介质所测得的4 Re关系能否适用于其它流体？答：可以用于牛顿流体的类比，牛顿流体的本构关系一致。应该是类似平行的曲 线，但雷诺数本身并不是十分准确，建议取中间段曲线，不要用两边端数据。雷诺数本身 只与速度，粘度和管径一次相关，不同流体的粘度可以查表。4实验中出现什么问题？什么现象？原因何在？答：粗糙管压差为0,对数据处理与分析没有影响，可能是实验设备出 现问题。
