流体流动阻力实验

《流体流动阻力实验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《流体流动阻力实验（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、实验流体流动阻力实验一、实验目的1学习直管摩擦阻力AP厂直管摩擦系数九的实验方法；2、掌握不同流量下摩擦系数九与雷诺数Re之间的关系及其变化规律;3学习局部阻力的测定方法；4、学习压强差的几种测量方法和技巧；5、掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。二实验原理1 直管摩擦系数 与雷诺数Re的测定直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即九=f (Re,8 /d)，对定的相对粗糙度而言，九=f (Re)。流体在一定长度等直径的水平圆管流动时，其管路阻力引起的能量损失为：P - pAPh i2 jf P P(1)又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系(宁公式)Apc-九竺p d 2

2、整理(1)(2 )两式得2d AP-fP - l U 2d - u - p Re 式中：d 管径，m ；(2)(3)(4)AP 直管阻力引起的压强降，Pa ；l-管长，m;u-流速，m/ s ;P -流体的密度，kg / m3 ;卩-流体的粘度，Ns / m2。在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度P和粘度P也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降APf 与流速u（流量V）之间的关系。测得一系列流量下的 AP 后，根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下f的直管摩擦系数入；用式（4）计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺 数的关系，绘出入与R

3、e的关系曲线。u2Ip2. 局部阻力系数匚的测定(5)(6)式中：匚-局部阻力系数，无因次;APf -局部阻力引起的压强降， Pa ； hf -局部阻力引起的能量损失，J/kg。規.a口 Ff, t，c图3 局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降暂 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的 直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口 a-a和b-b 1,见图3，使a,b,=b,cPf，a1b1= Pf，b1cab = bc ;则P =P人f,abf,bc在aa 1之间列柏努利方程式：Pa-Pa，=2%a b + 2Pf,a，b，+P，f（7）在bb，之间列柏努利方程式：P

4、b-Pb，= Pf,bc+Pf,b，c，+P，f=Pf,a b + feb+Pf联立式（7）和（8），则：当=2（Pb-Pb，）-（Pa-Pa，）为了实验方便，称（Pb-Pb，）为近点压差，称（Pa-Pa，）为远点压差。用差压传感器来测量。三、实验装置1. 设备的主要技术数据:（1） 被测光滑直管段： 管径 d0.008m； 管长 L1.698m； 材料不锈钢管被测粗糙直管段：管径d0.010m ;管长L1.698m ; 材料不锈钢管 被测局部阻力直管段：管径d0.015m ;管长L1.2m ; 材料一 不锈钢管(3) 压力传感器:型号:LXWY(4) 直流数字电压表:型号: PZ139(5)

5、 离心泵:型号: WB70/550(W)(6) 玻璃转子流量计:型号LZB40LZB10(7) 涡轮流量计：型号：LWY-152. 实验流程示意图测量围: 200 KPa测量围:0 200 KPa流量: 8(m3h)测量围100 1000(L / h)10100(L/h)扬程: 12(m) 电机功率:精度1.52.5测量围：0 6 m3/h实验流程示意图见图1。水泵2将储水槽1中的水抽出，送入实验系统，首先经玻璃转子流量计15、16 测量流量，然后送入被测直管段测量流体在光滑管或粗糙管的流动阻力，或经10测量局部阻力后回到储水槽，水循环使用。被测直管段流体流动阻力暫 可根据其数值大小分别采用变

6、送器12或空气-水倒置U型管22来测量。II111!o三m -图 1 流动阻力实验流程示意图1-水箱；2-离心泵；3、4-放水阀；5、13-缓冲罐；6-局部阻力近端测压阀；7、 15-局部阻力远端测压阀；8、20-粗糙管测压回水阀；9、19-光滑管测压阀；10- 局部阻力管阀；11-U型管进水阀；12-压力传感器；14-流量调节阀；15、16-水 转子流量计；17-光滑管阀；18-粗糙管阀；21-倒置U型管放空阀；22-倒置U型 管；23-水箱放水阀；24-放水阀；25-涡轮流量计；1. 向储水槽注水，直到水满为止。（有条件最好用蒸馏水，以保持流体清洁）2. 直流数字表的使用方法请详细阅读使用

7、说明书。3. 大流量状态下的压差测量系统，应先接电预热10 15分钟，纪录数字 表的初始值，然后启动泵进行实验。4. 光滑管阻力测定： 关闭粗糙管阀 18、粗糙管测压进水阀 20、粗糙管测压回水阀 8，将光滑管阀 17、光滑管测压进水阀 19、光滑管测压回水阀 9 全开。在流量为零条件下，检查导压管是否有气泡存在。若倒置u型管液柱高度差不为零，则表明导压管存在气泡，需要进行赶气泡操作。导压系统如图 2所示。图2 导压系统示意图3,4-排水阀&粗糙管测压回水阀；9-光滑管测压回水阀；11- U型管进水阀；12-直管压力传感器；20-粗糙管测压进水阀；21- U型管放空阀；22-U型管操作方法如下

8、：开大流量打开倒置U型管与实验管路相通的阀11，使倒置 U 型管液体充 分流动，以赶出管路的气泡；若认为气泡已赶净，将流量调节阀关闭；关闭连通 阀11,慢慢旋开倒置U型管上部的放空阀21,分别缓慢打开阀3、4，使液柱 降至中点上下时马上关闭，形成气-水柱。然后关闭放空阀21。看U型管的 水拄是否相平,相平及为管路中无气泡存在,相反就要继续上述操作过程。 该装置两个转子流量计并联连接，根据流量大小选择不同量程的流量计 测量流量。差压变送器与倒置U型管也是并联连接，用于测量直管段的压差，小流量时用倒置U型管压差计测量，大流量时用差压变送器测量。应在最大流量和最 小流量之间进行实验，一般测取15 2

9、0组数据。建议当流量小于300L / h时, 只用倒置U型管来测量压差。5. 粗糙管阻力测定：关闭阀 17、光滑管测压进水阀19、光滑管测压回水阀 9，全开阀 18，旋开粗糙管测压进水阀 20、粗糙管测压回水阀 8，逐渐调大流量调节阀，赶出导压管气泡。 从小流量到最大流量，一般测取1520 组数据。 直管段的压差用差压变送器测量。光滑管和粗糙管直管阻力的测定使用同一差压变送器，当测量光滑管直管阻 力时，要把通向粗糙管直管阻力的阀门关闭；同样当测量粗糙管直管阻力时，要 把通向光滑管直管阻力的阀门关闭。4.局部阻力测定关闭阀门17 和18，部分开或半开阀门10，改变流量，用差压变送器测量 远点、近

10、点压差。远点、近点压差的测量使用同一差压变送器。当测量远点压差时，要把通向 近点压差的阀门关闭；同样当近点压差时，要把通向远点压差的阀门关闭。5 测取水箱水温。6. 待数据测量完毕，关闭流量调节阀，停泵，关闭实验设备电源。1压力与温度的数值由数字仪表直接读取，记好初始值就可。2启动离心泵之前，以及从光滑管阻力测过渡到其它测之前，都必须检查所有流量调节阀是否关闭。3. 利用压力传感器测大流下“时，应切断空气一水倒.U型玻璃的阀门18、20否则影响测量数值。4在实验过程中每调节一个流之后应待流和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。5较长时间未做实验，启动离心泵之前应先盘轴转动，否则易烧坏电机。计算

11、过程示例*（均以第一组数拥为例-光滑管直管齟力+直管阻力引起的压强陥 盼而需囂囂畀刃何际險 流速：吨=竽管=o隔996.7*1.6980.05532直管摩擦系数：A= =雷诺数：Re= =咤空叱1=499.55呱0.0008825朋萱真萱阻力2* 0.010* D.Ol/e 1000 c F 严 h=U.1d6d.-996.2*1.69SD.03S4z直管阻力引起的压强降：盼士二養册如皿皿 流题吨二逬帶“隔山 直管摩擦条数：入二罕僅phl雷诺断心警叱A二4际盹O.ODD342（7 15. in : /管董m： w 流速，in / $； p 浚糠術遷匱、kg /in2： “一烧体的粘彥，N -

12、s/tn2.山？ 一立管阻力引起的压麻降.Pa三局部阻力（全开）”流速：-J沁竺嚳二0.9挪n削A兰竺十5乩0.94362局部阻力压差：APL，=2*AP-AP=2*0.9-1.2=0.6KPa,阻力系新四”局部阻力（半开）流速：咤旨沁畫工二阴翻亦小 114=（卡一J局部阻力压差:APl.=2*AP近也P远=2半18-18.2=17.8KPa,阻力系数：牛伴乙9如00096S266 乙ZIEE-0V6TS00Z0ES京098LS9上乙99 乙 900TELOSL8tt00066上工61z乙妊9L乙乙乙9乙矢乙009OV9tStOOO6乙$661TE886S9T0WZIOOTV0S上 17000

13、6 上 9E61/C7ETE68乙8匸0860(X0VV8t000668817E66TT6669OTTO9890(X00乙OSSOOO7E乙66&61?上6 乙 8(X088S000Z8STZ8080007E7E乙66 労6617ESSOO1/6 乙 0(X090TT6060007E7E(T-SUJ)(edl)dv0 HwwYnuj/6| 上966 :哥固 (u/sN ) s-ed S880000 : MW* 3 1/9乙：MfS（具專采）峯郢糜轨章匚也具阜T峯9703629.90.059780.38703496.91950.00377318037.28.0.082320.44233996.4790.00397028581