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1、實驗二流體流動Fluid Flow、實驗目的1. 學習浮子流量計之使用及校正，並瞭解其原理。2. 學習孔口流量計、文氏流量計原理，研討孔口係數與雷諾數之關係3. 測定流體流經圓管之摩擦損失，探討摩擦係數與雷諾數之關係。4. 測定流體流經閥件之摩擦損失，瞭解相當管長(Le)之物理意義。、原理浮子流量計(Rotameter)浮子流量計，為面積流量計 (Area meter)的一種。液體自底部帶動浮 子，由頂部流出，觀測浮子位置即可直接測出流量，一般讀取截面積最大 處紀錄。管上刻度通常只有水與空氣的標示，用於其他流體需校正之。牢二 J 2o,ooo時，Co約為o.61;當Rev 20,000時，C。
2、則必須由實驗決定。故得Uo = Co2(6 - -)g h(12)(13)C0 U 2(P)(14)(4) 水平直管的摩擦損失不可壓縮流體在一直圓管內流動時的表面摩擦損失loss)，可由式(15)計算得之：-APL u2扁4f(D)(7T)D :管徑(m)f:泛寧摩擦因數(fannings friction faction) L:管長(m)合併(10)、(15)、(16) 式(Skin friction(15)(16)(17)上式中喀、D、L及黏度皆可由實驗測得。由式(佝得:uD4q：、r： D -(18)(5) 閥附件的摩擦損失流體流經管件的摩擦損失為:wf=4f (Leq(19)圖5管截面
3、突然擴大I时式中Leq為管閥件之相當管長(Equivalent Length)，表此管閥件之摩擦 阻力約當於多長直管長度所造成之摩擦阻力，理論值可由相關書籍查得， 代入(15)式可得管閥件之摩擦損失，總管長(L)應為該系統直管長度及文獻 上管/閥件相當管長的總和。(6) 擴大及縮小之摩擦損失擴大及縮小摩擦損失如式(20)與式(22)或可由式(19)以相當管長求出。擴大：管流之擴大損耗(Enlargement Loss)隨擴大之方式而異，如管流逐漸 擴大，則流體所受動力損耗甚微。若管流突然擴大，則流體發生 渦旋現象，流體之損耗能量頗大，此擴大損耗可由式(20)計算：2lw厂 2(20)圖6管截面
4、突然縮小Ke(21)其中Ai、A2 :較小管與較大管之截面積(m2)Ke:擴大損耗係數(Enlargement Loss Coefficient) lwe :因管流擴大之能量損耗(kgf-m/kg)U1 :流體在較小管中之平均速度(m/sec)縮小：若管流突然縮小，亦足以發生旋渦現象，此種機械能之損耗乃所謂縮小損耗(Contraction Loss)，可由式(22)計算:l wc2U22(22)其中lwc :因管流縮小之能量損耗(kgf-m/kg)u2 :流體在較小管中之平均速度(m/sec)Kc:縮小損耗係數(Enlargement Loss Coefficient)A2/A100.10.2
5、0.30.40.50.60.70.80.91.0Kc0.500.470.430.380.340.300.260.210.160.090A1為較大管截面積，A2為較小管截面積，而縮小損耗係數與面積比 A2/A1之關係如表1,可由A2/A1內差求出心。表1管流縮小之損失係數三、實驗裝置請以色筆標示流體流向。四、實驗步驟關閉洩水閥V1，儲水槽裝水至八分滿，啟動電源與水泵，校正浮子 流量計，排除系統中空氣後，將水差壓計通大氣歸零。浮子流量計校正浮子流量計出廠是以20C的水或20C、0.1 MPa的空氣做流量標定， 並將流量值刻在玻璃管上。當操作條件與標定條件不同時，應予以校正。1. V2、V12 全開
6、，V3 (by pass、V10 固定 45 V4V9 關閉，水由 V12 以水桶盛取。2. 利用碼錶與水桶，調整浮子的流量 (1050 L/min)，由小而大，在 V12 量取固定時間(2060秒)收集之體積，收集時間愈長，誤差愈小。3. 記錄體積於表2,每一浮子位置做3次取平均，繪製流量校正曲線。90肘管1. V3、V10固定45開啟V4,關V5V9、V12，水差壓計歸零。2. 調整流量10 L/min，開90肘管活栓。3. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數於表3。4. 水差壓計重新通大氣歸零。5. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉上 90肘管活栓。 直管(1管)1.
7、調整流量10 L/min，開直管活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數後，水差壓計重新通大氣歸零。3. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉上直管活栓。T型管1. 開V5，關V4，調整流量10 L/min，開啟T型管活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數後，將水差壓計重新通大氣歸J | A零。3. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉 T型管活栓。 突縮管1. 調整流量10 L/min，開啟突縮管活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數，當壓力太大時，以汞差壓計量 測壓力，並扣除系統內壓。3. 將水/汞差壓計重新通大氣歸零。4. 改變流量(205
8、0 L/min)，重覆上述步驟，關閉突縮管活栓。突擴管1. 開V6，關V5，調整流量10 L/min，開啟突擴管活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數後，將水差壓計重新通大氣歸J | A零。3. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉突擴管活栓。球閥1. 開V7,關V6，調整流量10 L/min，開啟球閥活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數後，將水差壓計重新通大氣歸J | A 零。3. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉球閥活栓。逆止閥1. 調整流量10 L/min，開啟差壓計逆止閥活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數後，將水差壓計重新通大
9、氣歸J | A 零。3. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉逆止閥活栓。針閥1. 開 V8，關 V7、V11，調整流量 5 L/min。2. 將汞差壓計通大氣歸零，之後需扣除系統內壓。3. 開啟針閥活栓，當系統壓力穩定時，記錄汞差壓計讀數後，汞差壓計 重新通大氣歸零。4. 改變流量10 L/min，重覆上述步驟，關閉針閥活栓。閘閥1. 調整流量10 L/min，開V11及閘閥活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數。將水差壓計重新通大氣歸零。3. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉閘閥活栓。球型閥1. 調整流量10 L/min，開V11及球型閥活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數。將水差壓計重新通大氣歸零。3. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉計球型閥活栓。文氏計1. 開V9，關V8，調整流量10 L/min，開啟文氏計活栓。2. 當系統壓力穩定時，記錄差壓計讀數，當壓力太大時，以汞差壓計量 測壓力，並扣除系統內壓。3. 將水 /汞差壓計重新通大氣歸零。4. 改變流量(2050 L/min)，重覆上述步驟，關閉文氏計活栓。孔口流量計
