管道流体阻力的测定‘

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1、管道流体阻力的测定管道流体阻力的测定一（实验目的1. 掌握测定流体流动阻力的一般实验方法；2. 测定直管摩擦系数入及管件的局部阻力系数& ;3. 验证在一般里湍流区内入与,e的关系曲线（& ,d为定值）。二（实验装置图1实验装置图1，、本实验有、1各二套装置，每套装置上设有二根测试用的管路，流体（水） 流量用孔板12或文氏管流量计测量，由管路出口处的调节阀,调节其流量。，、管路上设置三组，型差压计，分别用来测定流量、直管阻力和管件局部阻力 相应的静压差，从测压孔引出的高低压管间有平衡阀相连，其连接情况及平衡阀的 安装位置见图c。差压计指示液有水银和四氯化碳。三（基本原理和方法不可压缩性流体在直

2、管内作稳定流动时，由于粘滞性而产生摩擦阻力，即直管 阻力。流体在流经变径、弯管、阀门等管件时，由于流速及其方向的变化而产生局部阻力。在湍流状态下，管壁的粗糙度也影响流体阻力，通常流体阻力用流体的压头损失H或压力降?p表示，并可用实验方法直接测定。f，、直管阻力H及直管摩擦系数入f直管阻力H及直管摩擦系数入的关系为f2lu1,H ,kg, (,) f2ddl式中:一一直管的测试长度，m,;测试管的内径，m,; 1u管内流体流速，m,s,。流体以一定的速度u经过内径为d，长度为l的直管所产生的直管阻力H可用, 型差压计测得，1f2,u若已测得的差压计读数为R(cmccl)。根据柏努利方程()及流体

3、静力学原理 可得:，0,z,0f4 2,pcclHO,242 ,kg, (,) H,R,g，10,0.006R,gfff,HOHO222 式中:g,., m/s流体的流速可由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读数，(cm,g)，按下式 求得：un ,m,s, (3) u,aR其中：装置：=0.4166 n=0.5016 装置：=0.4309 n=0.4896 12aa3装置：=0.3621 n=0.5058 装置：=0.3638 n=0.5029 4aadHdRg20.012,ff 于是由式(1)，(2)，(3)可得(4) ,22nluluR11,du又已知雷诺数(5) Re,3;式中：p流体

4、(水)的密度kg/mM 流体(水)的粘度Pas。,Re若测得流体的操作温度t，查取p、，再根据一对值，由式(4)，(5 )便 可求得一对Hf,u,Re,Re值，因而，在不同流速下，可得到一系列值，标绘在双对数坐标纸 上，即可得到关系曲线。2、局部阻力H与局部阻力系数Z ； f局部阻力H与局部阻力系数Z的关系为：f纠-*J/kg (6)管件的局部阻力也可由U型差压计测取，但因管件所引起的流速 大小和方向的变化而产生旋涡，H需要在相当长的管道内才能消除，故只能先测定包括被测管件在内的一段直管l的总阻力，然2,f后减去这一段直管l的直管阻力H，就可得到管件的局部阻力H。2f1fl2HHHHH, (7

5、) ,1fffffl1若已测得包括管件在内的压差读数为R(cmHg)，利用式可得：fH,0.126R,g J/kg ,ff于是由式(3)，(6)，得l2RgRg0.252,0.012,ffH2lf1 (8) ,222nuaR通过实验测得不同流速u下对应的H值，利用式(5)、(8)便可算出不同Re下 的Z值，Z值与f管件的几何形状及流体的Re有关。但当Re大到一定值后，Z值与Re关系为 一定值。四(实验步骤1、先给泵充水，关闭出口阀，再启动泵。然后打开出口阀至最大；2、排除管路系统内积存的空气，为此全开各管路的阀门及差压计的A、B、C阀，排尽系统和引压管线中的空气，然后关闭流量调节阀，使流速为零

6、，并关闭各 U型差压计上的平衡阀C，如果差压计读数为零时，则表示系统内空气已排净。若 差压计读数不为零，则需重新排气。3、测量数据，整个实验测取79组数据，要求实验点分布均匀。最简易的方 法是从最大流量做起，调小流量时，流量计的压差读数R每次均较前次减少三分之4、打开差压计平衡阀C，关闭出口流量调节阀，结束本实验。五、实验数据记录及处理表1：实验装置参数离心泵型号IS50-32-125A流量11.5M3/h轴功率0.9千瓦效率57%杨程17m转数2900转/分直管内径0.035m直管长度1m表2:其他数据33Hg 密度 13.59g?cm CCl 密度 1.595g?cm 43 , HO 密度

7、 1.0g?cmHO 粘度，X,Pa?S 22表3:原始数据Hg CCl4 NO R(cm) R(cm) f1f2e(cm) f(cm) c(cm) d(cm)40.3190.81170.5130.2091.110.3028.0664.17264.3136.2577.7213.5519.3645.17359.8140.4568.3323.1612.8330.25456.4843.6560.7530.509.39 22.53 5 54.71 45.32 56.92 34.396.08 14.98 6 53.05 46.97 53.20 38.227 51.90 48.07 3.83 50.40

8、40.94 9.468 51.02 48.86 2.16 48.49 42.98 5.51n 根据，且装置：=0.4166 ;n=0.5016，可得 1u,aRa0.5016 u=0.4166?R?将由孔板或文氏管流量计两边引出的差压计读数R(cm,g),代入?式，计算得流体的流速uf1并记录在表4中；N _ Ar况g-A -J f j - =- =根据一一？ R为直管所产生的直管阻力测得的差压计读数，将其代入?式，计算得直管阻力H并记录在表f2f4中；根据一一？ H为直管阻力，u为流体的流速，代入?式，计算得直管摩擦系数入并记录在表4中；f,du 根据? Re,3, p为流体(水)的密度，取

9、1.0g?cm;p为流体(水)的粘度，取,，X,Pa?S;d 为直管直径，取0.035m。将上述数据代入式？，计算得不同流速雷诺数Re并记录在表4中；表4:数据处理结果直管阻力H(J/kg)直管摩擦系数入 雷诺数Re NO流速(m/s) f12.661 14.205 0.14046 92660.86 12.219 10.038 0.14275 77264.86 21.842 7.066 0.14581 64140.59 31.498 4.732 0.14754 52180.44 41.281 3.524 0.15029 44618.02 51.030 2.343 0.15455 35877.9

10、2 60.817 1.480 0.15516 28454.68 70.613 0.862 0.16054 21349.28 8根据计算所得直管摩擦系数入和雷诺数Re,分别计算其对数得lg入和 lgRe，如下:表5:lg入 和lgReNO 1 2 3 4 5 6 7 8 lg 入-0.8525 -0.8454 -0.8362 -0.8311 -0.8231 - 0.8109 -0.8092 -0.79444.9669 4.8880 4.8071 4.7175 4.6495 4.5548 4.4542 4.3294 lgRe,Re将上表数据标绘在双对数坐标纸上，即可得到关系曲线。如下图所示:5 2

11、CIM遮御】4.DG4 mg4,Cl00乂 3-.E4b4-D.B3&2-0 SJ11 d231旬i.日口史4 F-JQQ 4.baCll1.71754.542lg入-lgRe关系图0.2535根据柏拉修斯(Blasius)公式入=0.3164/Re(适用范围Re=3X10,1X10) 六(思考题1、若已测得水银一水差压计的读数为R(mHg)，试证明其与阻力H的关系为: ffJ/kg H,12.6R,gff答:H=A p/p =p ?R?g/p =13.6?R?g fH2OHg f H2Of2、紧靠流量计前后测得的压差，是否代表流体流过流量计的永久阻力损失，为 什么,答:不是。因为紧靠流量计前

12、后测得的压差为流体在直管内由于粘滞性而产生摩擦阻力， 即直管阻力和流体在流经变径、弯管、阀门等管件时，由于流速及其方向的变化而产生局 部阻力之和。这和流体流过流量计时的流速有关，不代表流体流过流量计的永久阻力损失。3、如图C所示的差压计，当测试管路中有水流过时，问：(1) 当A、B阀通，C阀关时，差压计读数代表什么，(2) 当A、B、C阀全开时，差压计读数又代表什么，答:无图C，不会做七(心得体会1、实验前，要确保系统内的空气已经被排除干净。通过观察差压计的读数，若均为零，说明系统内的空气已排干净;若不为为零，则表明，系统内的空气没排 干净，需排尽空气后实验。2、由于第三个差压计装置损坏，所以无法测量局部阻力大小，但计算方式与 直管摩擦阻力类似，但需注意的是，第三个差压计读书得到的是局部阻力和直管阻 力之和。3、实验装置比较庞大，但其实构造很简单，抽真空以及切断电源时需要注 意。切断电源前需关闭引水阀和截止阀，防止压力过大。