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1、实验三 流体流动阻力测定实验一。实验目的（1） 辨别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。（2）测定流体在圆形直管内流动时摩擦系数与雷诺数Re的关系.（3）测定流体流经闸阀时的局部阻力系数x。二基本原理 直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即，对一定的相对粗糙度而言,。流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时,其管路阻力引起的能量损失为： (1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系(范宁公式） （2）整理(1）(2)两式得 (3） （4）式中：管径，m ; 直管阻力引起的压强降，Pa； 管长,m； 流速, / s; 流体的密度，k / m； 流体的粘度，Ns / 2。 在实验装
2、置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定,则水的密度和粘度也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降Pf与流速u(流量V)之间的关系。 根据实验数据和式（)可计算出不同流速下的直管摩擦系数，用式(4)计算对应的e,从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出与e的关系曲线。三实验装置与参数1、实验装置实验流程示意图见图1. 实验装置由贮水槽、离心泵、变频器、电动调节阀、涡轮流量计、压力表、差压变送器、不同材质的水管、倒U型压差计（图中未画出)等组成。装置上有三段并联的水平直管,自上而下分别用于测定局部阻力、光滑管直管阻力和粗糙管直管阻力。测定局部阻力时使用不锈钢管,中间装有
3、待测管件（闸阀）；测定光滑管直管阻力时，同样使用内壁光滑的不锈钢管，而测定粗糙管直管阻力时,采用管道内壁较粗糙的镀锌管。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1、1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p可根据其数值大小分别采用变送器1或空气-水倒置型管22来测量。图流动阻力实验流程示意图1-水箱；2-离心泵；3、-放水阀；5、缓冲罐；6局部阻力近端测压阀;7、15-局部阻力远端测压阀；、20粗糙管测压回水阀；、9光滑管测压阀；1局部阻力管阀;11U型管进水阀;12-压力传感器
4、;4-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;2倒置U型管；3水箱放水阀；24放水阀;25-涡轮流量计、设备的主要技术参数 （1) 被测光滑直管段：管径d-00; 管长L1.698m； 材料不锈钢管(2） 被测粗糙直管段： 管径0010m； 管长1.9； 材料不锈钢管四、实验方法及步骤：向储水槽内注水，直到水满为止。（有条件最好用蒸馏水,以保持流体清洁） 直流数字表的使用方法请详细阅读使用说明书。 大流量状态下的压差测量系统，应先接电预热1015分钟,调好数字表的零点,然后启动泵进行实验。 光滑管阻力测定： 关闭粗糙管阀18、粗糙管测压进水阀20、
5、粗糙管测压回水阀8，将光滑管阀7全开。 在流量为零条件下，打开光滑管测压进水阀1和回水阀9，旋开倒置U型管进水阀1，检查导压管内是否有气泡存在。若倒置型管内液柱高度差不为零，则表明导压管内存在气泡，需要进行赶气泡操作。导压系统如图2所示。操作方法如下:开大流量,使倒置U型管内液体充分流动，以赶出管路内的气泡；若认为气泡已赶净，将流量阀关闭；慢慢旋开倒置型管上部的放空阀21，打开阀3、4,使液柱降至零点上下时马上关闭,管内形成气-水柱,此时管内液柱高度差应为零。然后关闭放空阀1.图2 导压系统示意图13粗糙管测压进水阀；14直管压力传感器;15-粗糙管测压回水阀;6光滑管测压回水阀;17-光滑管
6、测压进水阀；-U型管进水阀;19排水阀;0-U型管出水阀；6型管放空阀 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1520组数据。建议当流量小于0Lh时，只用倒置型管来测量压差。 粗糙管阻力测定：关闭阀、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，赶出导压管内气泡。. 从小流量到最大流量,一般测取10组数据。 直管段的压差用差压变送
7、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。8。 测取水箱水温。. 待数据测量完毕，关闭流量调节阀，停泵。五、使用实验设备应注意的事项 直流数字表操作方法请仔细阅读说明书后,方可使用。 启动离心泵之前，以及从光滑管阻力测量过渡到其它测量之前,都必须检查所有流量调节阀是否关闭。利用压力传感器测量大流量下P时，应切断空气-水倒置型玻璃管的阀门18、20否则影响测量数值。 在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。 较长时间未做实验，启动离心泵之前应先关闭出口阀,否则易烧坏电机。六.实验数据记录实验日期： 装置号： 同组实验人员： 水温: 管长: 光滑管内径: 粗糙管内径： 局部阻力管内径： 序号光滑直管阻力粗糙直管阻力流量(m3/h）压差（Kp）流量（mh)压差(p）七实验结果用表列出光滑管和粗糙管的和Re值,给出计算示例，在双对数坐标纸上绘出R曲线,求出闸阀全开时的平均值。八。思考题（1)以水为介质所测得的关系能否适用于其它流体?（2）在不同设备上（包括不同管径),不同水温下测定的R数据能否关联在同一条曲线上? 为什么?(）如果测压口安装不垂直，对静压的测量有何影响？文中如有不足，请您指教！ /
