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1、一：实验目的：1）掌握流体流经直管和阀门时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2）测定直管摩擦系数与雷诺准数Re的关系，将所得的Re方程与经验公式比较。 3）测定流体流经阀门时的局部阻力系数。 4）学会倒U形差压计、 1151差压传感器、Pt100温度传感器和转子流量计的使用方法。 5）观察组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。6）掌握化工原理实验软件库（组态软件MCGS和VB实验数据处理软件系统）的使用。二：基本原理：流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的
2、局部阻力。 1)沿程阻力 流体在水平等径圆管中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低。即影响阻力损失的因素很多，尤其对湍流流体，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规律。为了减少实验工作量，使实验结果具有普遍意义，必须采用因次分析方法将各变量组合成准数关联式。根据因次分析，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。可表示为： 组合成如下的无因次式： (13) 令则式（11）变为： 式中，称为摩擦系数。层流 (滞流)时，64Re；湍流时是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验确定。 2)局部阻力 局部
3、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当管径长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号le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，如管路中直管长度为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的总阻力损失为为 (16) (2)阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。 即 (17)式中，局部阻力系数，无因次；u在
4、小截面管中流体的平均流速，ms。 2）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hf值可应用柏努利方程由压差计读数求取。三：实验装置与流程:1)实验装置 1) 实验装置如图所示主要由高位槽，不同管径、材质的管子，各种阀门和管件、转子流量计等组成。第一根为不锈钢光滑管，第二根为镀锌铁管，分别用于光滑管和粗糙管湍流流体流动阻力的测定。第三根为不锈钢管，装有待测闸阀，用于局部阻力的测定。 流体流动阻力测定实验装置图1、 1、进水阀2、3、5球阀4、闸阀 6、流量调节阀7、8、9、10、11光滑管12、粗糙管13、不锈钢管14、倒U形差压计(3个) 15、11
5、51差压传感器 16、转子流量计17、仪表箱18、Pt100温度传感器 19、温度计 20、均压环 21、测压导管 本实验的介质为水，由高位水塔供给(其位头约为25m)，经实验装置后的水通过地下管道流人泵房内水池再用泵送至高位水塔循环使用。 水流量采用装在测试装置尾部的转子流量计测量，直管段和闸阀的阻力分别用各自的倒U形差压计或1151差压传感器和数显表测得。倒U形差压计的使用方法见4.2节。 2）装置结构尺寸 装置结构尺寸如表所示。四：实验步骤与注意事项：（1）实验步骤 ：1）熟悉实验装置系统；2）打开进水阀(1),水来自带溢流装置的高位槽；3）打开阀(2)、(3)、(4)、(5)（6）排尽
6、管道中的空气，之后关阀（5）（6）； 4）在管道内水静止（零流量）时，按2.2.1（4）的倒U形差压计的使用方法，将三个倒U形差压计调节到测量压差正常状态； 5）打开考克（7）、（8）、(9) 、(10)排尽1151差压传感器的测压导管内的气泡，然后关闭考克。打开1151差压传感器数据测量仪电源，记录零点数值（或校零、校零由指导教师完成）； 6）关闭阀（2），打开阀（6）并调节流量使转子流量计的流量示值（转子最大截面处对应的刻度值）分别为2、3、4.110m3/h，测得每个流量（89个）下对应的光滑管和粗糙管的阻力（压差mmH2O），分别记下倒U行压差计和1151差压传感器测量仪表的读数。注意：调节好流量后，须等一段时间，待水流稳定后才能读数，测完后关闭（6）；7）关闭阀（2），打开阀（3），测得闸阀全开时的局部阻力。（流量设定为2，3，4m3/h，测三个点对应的压差，以求得平均的阻力系数）；8）实验结束后打开系统排水阀（5），排尽水，以防锈和冬天防冻。（2）注意事项：开启、关闭管道上的各阀门及倒U型差压计上的阀门时，一定要缓慢开关，切忌用力过猛过大，防止测量仪表因突然受压、减压而受损（如玻璃管断裂，阀门滑丝等）！
