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1、江 苏 大 学化工原理实验报告学院:药学院专业：制药工程班级：制药1002班姓名:洛桑赤列 学号：3100902053 实验一 管路沿程阻力测定一、 实验目的1. 掌握流体流经管道时沿程阻力损失的测定方法。2. 测定流体流过直管时的摩擦阻力，确定摩擦系数与的关系，理解这一关系推广使用到大设备和其它流体的道理。3. 测定流体流过管件时的局部阻力，并求出阻力系数 。4. 学会压差计和流量计的使用。二、 实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压强损耗。这种损耗包括流体流经直管的沿程阻力以及流体流动方向的改变或因管子大小、形状的改变所引起的局部阻力。1. 沿程阻力流体
2、在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1 到截面2，阻力损失表现为压强降低： 湍流流动时，影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论的方法求解，必须通过实验研究其规律。为减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可以采用因次分析法将各个变量综合成准数关系式。影响阻力损失的因素有：1) 流体性质：密度，粘度；2) 管路的几何尺寸：管径d ，管长l ，管壁粗糙度；3) 流动条件：流速u 。变量关系可以表示为：p = f (d,l,u,)组合成如下的无因次式： 引入：则上式变为：上式中：称为直管摩擦系数，滞流时，；湍流时，与的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验测得。根据伯努利方程可知，流体流过直管的沿
3、程阻力损失，可直接由所测得的液柱压差计读数R (m)算出：其中：压差计中指示剂的密度（）。本实验中以水银作为指示剂，另一流体为水。2. 局部阻力局部阻力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，因局部阻力造成的损失，相当于流体流过与其具有相同管径的若干米长度的直管阻力损失，这直管长度称为当量长度，用符号表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计算局部阻力损失，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，如管路直管长度为l ，各种局部阻力的当量长度之和为，则流体在管路中流动时总阻力损失为： 2) 阻力系数法流体流过某一管件或
4、阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数表示： 式中：局部阻力系数，无因次；在小截面管中流体的平均流速（m/s）。由于管件两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计，因此p h 的值可以应用伯努利方程由液柱压差计读数R 求出。u 可以由涡轮流量计及MMD 智能流量仪算出：式中： s V 平均流量（）三、实验装置与流程1. 本实验装置及设备主要参数：被测元件：镀锌水管，管长2.0 m，管径（公称直径）0.021m ； 闸阀DN=3/4。1) 测量仪表：U 形压差计（水银指示液）；LW-15 型涡轮流量计（精度0.5级，量程0.44.0，仪器编号的仪表常数为599.41
5、（次/升），仪器编号的仪表常数为605.30（次/升），MMD 智能流量仪）。2) 循环水泵。3) 循环水箱。4) DZ15-40 型自动开关。5）数显温度表2.流程1) 水箱；2) 控制阀3) 放空阀4) U 形压差计5) 平衡阀6) 放空阀7) 排液阀8) 显显温度表9) 泵10) 涡轮流量计11) 取压孔12) U 形压差计13) 闸阀14）取压孔四、实验操作步骤及注意事项1. 水箱充水至80%。2. 仪表调整（涡轮流量计、MMD 智能流量仪按说明书调节）。3. 打开压差计上平衡阀，关闭各放气阀。4. 启动循环水泵前一定要检查泵轴是否转动，检查各阀的开或关的位置，全开阀13，全关阀2，各
6、放气阀关，全开平衡阀，后启动循环水泵。5. 排气：（1）管路排气；（2）测压管排气；（3）全开平衡阀，缓慢旋动压差计上放气阀，同时注意水银柱的变化，防止冲水银，排除压差计中的气泡（注意：先排进压管后排出压管，以防压差计中水银冲走），排气完毕后一定要关闭放气阀。6. 读取压差计零位读数。7. 开启调节阀至最大，确定流量范围，确定实验点（810 个），测定直管部分阻力和局部阻力（闸阀全开时）。8. 测定读数：改变管道中的流量读出一系列流量Vs、压差Dp1（或2 Dp ）。注意：每改变一次流量后，等流动稳定后，才能保证测定数据的准确。9. 实验装置恢复原状，打开压差计上的平衡阀，并清理实验场地。五、
7、 实验数据记录实验装置号：2号 被测管长：2.0m 被测管径：0.021m 被测管件：镀锌水管 仪表常数：605.30次/升 ，水温：28.3 序号流量仪读数（次/s） 直管阻力损失局部阻力损失U管左边读数cmHgU管右边读数cmHgU管左读数cmHgU管右读数cmHg（初始）（初始）（初始）（初始）0033.233.221.121.1166050.316.11626.2262248.318.116.625.6358446.519.917.125.145204422.417.924.3547442.324.118.423.8642640.525.918.923.3736638.627.819.
8、522.7828836.629.820.122.1917234.332.120.721.51012233.932.720.921.3六、 实验数据处理序号流量Vs (m/s)流速u(m/s)密度（kg/m）粘度（Pas）ReR1（cmHg）R2（cmHg）P1（Pa）P2（Pa）10.0010903683.148073026996.50.000882347.687730.3420.10242284.9945712611.314170.0899163512.55401498520.001027592.966820337996.50.000877606.457230.3020.0937339.38
9、11711127.630150.0893977552.53730619930.0009648112.785567648996.50.000872865.226720.2660.0832888.329119891.22680.0893215772.55844115940.0008590782.48029996996.50.000864879.99640.2160.06426706.312367912.981440.0914844972.581573150.0007830832.26088881996.50.000859140.61210.1820.05422502.540976676.57809
10、0.0927716212.62149006960.0007037832.031938044996.50.000853151.689350.1460.04418051.488915440.174740.0921370062.64450637770.0006046591.745749587996.50.000845665.535920.1080.03213353.156183956.490720.092334082.60554721880.0004757971.373704593996.50.000835933.536470.0680.028407.542782472.80670.09389108
11、92.63000249590.0002841570.82040691996.50.000821460.30650.0220.0082720.08737989.122680.0851659952.949471701100.0002015530.581916529996.50.000815221.845310.0120.0041483.68402494.561340.092334082.93124062=0.342m=0.102mPaPa 七、实验结果与讨论1.用双对数坐标纸关联一定/d下，和Re的关系，并用实验结果估算一工程问题的阻力损失。答: 一定/d下，和Re的关系见下图：以=0.090为例
12、： 2、根据所得到的和Re的关系，验证伯拉休斯公式。答：柏拉修斯公式： ，当Re=时，=0.019，即在此条件下柏拉修斯公式不成立。3、为什么测定数据前首先要赶尽设备和测压管中的空气？怎样赶走？ 答：因为在测量时设备和测压管中的空气会导致U型管中液面发生变化，即读数不准确。排尽空气的办法：先打开平衡阀，关闭其它阀，然后打开管路阀门，将里面的空气全部排尽后关上阀门。先打开测压管进压管阀门，等到玻璃小球内无气泡便关闭阀门，再打开排出压管阀门至小玻璃小球内无气泡后关闭。然后打开平衡阀，观察测压管液面的变化情况，若U型管两边读数相同则空气已排尽。4、在进行测试系统的排气工作时，是否要关闭系统的出口阀？为什么？答：必须关闭系统的出口阀，因为这样才能通过U形压差计的液面是否变化判断系统的排气是否完全。5、U形压差计上装设平衡阀有何作用？什么时候开着？什么时候关闭？答：作用是：平衡U形压差计两边的气压；实验开始之前关闭，在启动离心泵之前打开，测压管排完气后关闭，实验结束后再打开。6、为什么本实验数据需在双对数坐标纸上进行标绘？答：因为变量和Re的最大值最小值相差很大，用普通作图方法会使图形失真而观察不出与Re之间的关系，而采用双对数法作图可使图形不致失真，可以更好的反应与Re之间的关系。
