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一、实验名称
流体输送综合实验
二、实验目的
1.学习离心泵操作；
2.学习直管阻力测定方法，计算出λ、Re 作出λ—Re 双对数曲线关系图
3.计算出局部阻力系数；
4.学习离心泵特性曲线的测定，画出H —Q 、Ne —Q 、η—Q 三、实验原理 （一）阻力
1.直管阻力损失
流体在圆形管流动时的阻力损失可用范宁公式计算：
]/[2
2
kg J u d l h f ?=λ （1） 式中： λ——摩擦系数
l ——直管长[m] d ——管内径[m]
u ——管内流速[m/s]，由下式计算：
]/)[785.03600/(2
s m d V u ?= （2） V ——流量[m 3
/h]，由孔板流量计测定
直管阻力损失由图2-2-1-1（a ）装置测定，原理如下： 在截面AA ’及BB ’之间列出柏努利方程：
f B B B A A A h p u gZ p u gZ +++=++ρ
ρ2222 因是同内径的水平管段，故B A B A u u Z Z ==,，上式移项整理得：
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]/[kg J p p h B
A f ρ
-=
（3）
在图2-2-1-1（a ）所示的U 形压差计内00`截面列能量方程： ρρρ)(R m g p gR gm p A s B ++=++
(a)
(b)
图2-2-1-1 直管阻力测定
整理上式得：
]/)[(2
m N gR p p S B A ρρ-=- （4）
将上式（4）代入式（3）得： ]/[)
(kg J gR h s f ρ
ρρ-=
（5）
式中：g=9.8[N/kg]—重力加速度
R ——压差读数[CCl 4]，[m]
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ρs=1590[kg/m 3
]——CCl 4的密度 ρ——水的密度[kg/m 3
]，由水温查表得
若用图2-2-1-1 (b)的∩压差计测压降（本实验室采用），则由式（3）得： ]/`[kg J gR p p h B
B
A f =-=ρ (6)
或 ]`[2O mH R g
p p h B
A f =-=
ρ (7) 式中：R`——∩压差计读数[mH 2O]
将式（5）或式（4）之值入（1）中，移项整理得摩擦系数计算值。
2
/2
u d l h f ?=λ (8)
雷诺数Re 按下式计算： μ
ρ
du =
Re (9)
式中：μ——水的粘度[Pa ·s]，由水温查表得
其余符号同上。
2、局部阻力损失
克服局部阻力引起能量损失常用下式表示：
]/[2
2
`kg J u h f
ζ= （10） 式中：u ——流体在管中的流速[m/s]
ξ——局部阻力系数
如图2-2-1-2(a)所示，根据柏努利方程推导出流体流过90°弯头局部阻力的计算式为：
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]/[`kg J gR h
f
如图2-2-1-2(b)所示，流体流过闸阀时的局部阻力的计算式经推导也与上式相同。
式中：
g=9.8[N/kg]—重力加速度 R ——∩型压差计读数[mH 20]
图2-2-1-2(a) 局部阻力（90°弯头）测定
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图2-2-1-2(b) 局部阻力（闸阀）测定
所以阻力系数由上式（10）可求： 2
/
2`
u h f =ζ （11）
（二）、离心泵特性曲线测定
离心泵的特性曲线是指在一定转速下，流量与压头、流量与轴功率、流量
与总效率之间的变化关系，由于流体在泵内运动的复杂性，泵的特性曲线只能用实验的方法来测定。
泵的性能与管路的布局无关，前者在一定转速下是固定的，后者总是安装在一定的管路上工作，泵所提供的压头与流量必须与管路所需的压头与流量一致，为此目的，人们是用管路的特性去选择适用的泵。管路特性曲线与泵特性曲线的交点叫工作点，现测定离心泵性能是用改变管路特性曲线（即改变工作点）的方法而获得。改变管路特性曲线最简单的手段是调节管路上的流量控制阀，流量改变，管路特性曲线即变，用改变泵特性曲线的办法（改变泵转速或把叶轮削小可实现）去改变工作点，在理论上是讲得通，但生产实际不能应用（为什么？）。
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1、流量Q 的测定
本实验室甲乙二套泵的流量用孔板流量计测定，第三四套用文氏流量计测定，五、六套用涡轮流量计测定，由流量计的压差计读数去查流量曲线或公式计算即得流量Q[m 3/h]。
2、泵压头（扬程）H 的测定
以离心泵吸入口中心线水平为基准面。并顺着流向，以泵吸入管安装真空表处管截面为1截面，以泵压出管安装压力表处管截面为2截面，在两截面之间列柏努利方程并整理得：
ζρh g
u u g p p Z Z H +-+-+
-=2)(2
12
21212 （1） 令：h 0=(Z 2—Z 1)——两测压截面之间的垂直距离，约0.1[m] p 1——1截面处的真空度[MPa] p 2——2截面处的表压强[MPa]
ρ——水的密度，以1000[kg/m 3]计算 g=9.8[N/kg]——重力加速度
3、轴功率N e 的测定
轴功率为水泵运转时泵所耗功率，测电机功率，再乘上电机效率和传动效率而得：
][KW N N e 传电电ηη= （2） 式中：电N ——输入给电动机的功率[kw]，用功率表测定
电η——电机效率，可查电机手册，现使用以下近似值：
2.8kw 以上电动机： 电η=0.9
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2.0kw 以下电动机： 电η=0.75
传η——传动效率，本机用联轴节，其值：
传η=0.98
4、水泵总效率η的计算： %1001023600????=
e
N Q H ρ
η （3）
式中：102——[KW]与[
s
m
kg ?]的换算因数；其余符号同上 四、设备流程图
1、水箱
2、水泵
3、灌水排气阀
4、直管阻力控制阀
5、直管实验段
6、局部阻力控制阀
7、闸阀
8、孔板流量计
9、排空气阀
图2-2-1-3 管道阻力实验装置
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A B
1、水箱
2、底阀
3、离心泵
4、联轴接
5、电动机
6、调节阀
7、真空表
8、压力表9、功率表10、流量计11、灌水阀
图2-2-3-2 离心泵实验装置图
五、实验方法
（一）、阻力
1、检查转动联轴器是否灵活，关闭水箱处底阀，打开控制阀4或6，打开灌水阀3灌水入泵排除空气，灌水阀3出口处有水连续溢流后，关闭灌水阀3。关控制阀4和6，接通电源启动泵，若见泵运转不正常即断电检查。泵启动运转后，将水箱处底阀全开。
2、排除系统中空气，把分路控制阀4、6，把全部测压旋塞打开，有水连续排
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出水箱后，关控制阀4、6。观察各压差计的读数是否稳定，若全部不稳定，应继续排气，方法可把水流量开大一些。若个别压差不稳定，则采取个别排气措施，但必须在小流量下进行，否则会冲跑指示液。若压差计全部稳定，说明空气已排完，关闭系统全部阀门、旋塞。作好测数据准备。
3、测取数据：岗位分工好后先测直管阻力。打开旋塞A、B，打开阀4，把阀4慢慢由小调至大观察AB的压差及流量计压差变化，确定AB段压差的最大量程，然后在最大量程范围内，测量由大至小最少测取8个数据，同时记录孔板流量计压差读数，查取流量，读数毕，关闭阀4和旋塞A、B。
4、测定局部阻力：检查阀4是否关闭，打开阀6，把阀6慢慢由小调至大观察流体流过全开截止阀时压差计及流量计压差变化，确定截止阀压差计的最大量程，然后在最大量程范围内，测量由大至小测取4个数据，同时记录孔板流量计压差读数，查取流量，实验完成后关闭阀6，停水泵，测取水温。
注：如没有流量与孔板流量计压差读数关联式，则请按流量计校核方法测取。（二）、离心泵特性曲线
1、用手搬动联轴器4，看泵轴转动是否灵活，否则检查修理。
2、关闭水泵底阀2，打开调节阀6，打开灌水阀11向泵内灌水排气，至灌水阀出口处有水溢出为止。关闭灌水阀11。
3、合上功率表短路开关，关闭调节阀6，启动离心泵，全开底阀2。
4、待泵转动正常后，将调节阀6慢慢打开到最大，同时观察流量计中U形压差计的读数量程，在零至最大量程之间确定8—10次读数及每次读数的间隔量程。
5、拉下功率表短路开关，流量变化由大至零，按拟好的方案调节，每次要记录流量计压差、真空表、压力表、功率表的读数（注意：要记录流量为零时的各仪表读数）。
6、实验完毕后停泵顺序：合上功率表短路开关——关调节阀——停泵。
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年月日实验内容指导教师七、数据处理表及图：
d=40mm l=2m t=25℃
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实验内容 指导教师 八、计算举例：
1.双对数λ—Re 关系曲线图数据处理示例 已知：d=40mm l=2m t=25℃
查表得25℃时水的密度为ρ=996kg/m3，黏度系数为μ=0.82MPa ·s 。 以第1组数据为例计算，由上述公式得：
kg J kg J x x gR h f /969.3/01.05.408.9===
s m x s m t G V /1025.3/70.7x 99625
ρ333-=== s m s m x x x d V
u /05.2/)
1045(785.01026.3π4
1
2
33
2===
-- 014682.005.22372
.1104522)2·/(λ2
322====-x x x x lu dh u d l h f f 49.1120861082.099605.210x 45μρ
Re 3
3===
--x x x du
同理可计算出其它组的数据，结果如表2。
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2.扬程、功率、效率图数据处理示例 处理步骤；（以第一组为例）
（1） + H 0 =[231.1-（-5.1）]/9.81ρ
+0.15
查表得t 1=20℃时，ρ1=998.2kg/m 3 t 2=20℃时，ρ2=995.7kg/m 3 则ρ=ρ2+（ρ1-ρ2）（t-t 2）/(t 1-t 2)
=995.7+（998.2-995.7）（27.2-30）/（20-30） =996.4（kg/m 3）
所以H=24.31m
（2） N= N 电η电 =0.95N 电=0.95x0.51=0.48（kw ）
若实验时的转速与指定转速（n=2850 r/min ）有差异时，应将实验结果换算为指定转速的数据，如表4-2 所示。
g
p p H ρ1
2-=
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九、讨论：
1、试从所测实验数据分析，离心泵在启动时为什么要关闭出口阀门？
答：减小泵的启动功率，从而达到保护电机的目的。
2、启动离心泵之前为什么要引水灌泵？如果灌泵后依然启动不起来，你
认为可能的原因是什么？
答：（1）防止气缚现象的发生（2）水管中还有空气没有排除
3、为什么用泵的出口阀门调节流量？这种方法有什么优缺点？还有其他
方法调节流量？
优点：操作简单，但是难以达到对流量的精细控制。
4、泵启动后，出口阀如果打不开，压力表读数是否会逐渐上升？为什么？
答：不会，因为水不能运输上去
5、正常工作的离心泵，在其进口管路上安装阀门是否合理？为什么？答：不合理。容易产生节流损失产生压损压力降低，易造成汽蚀的发生
目录 实验一静水压强实验???????????????????????????????????????????1实验二伯努利方程式的验证?????????????????????????????????????3实验三雷诺实验??????????????????????????????????????????????6实验四管道沿程阻力实验??????????????????????????????????????9实验五管道局部阻力系数的测定????????????????????????????????12
实验一静水压强实验 （一）实验目的 1、测定静止液体中某点的静水压强，加深对静压公式p=p0+γh的理解； 2、测定有色液体的重度，并通过实验加深理解位置水头，压强水头及测压管水 头的基本概念，观察静水中任意两点测压管水头Z+p/γ=常数。 p=p0+γh 式中：P——被测点的静水压强； P0——水箱中水面的表面压强； γ——液体重度； h——被测点在表面以下的竖直深度。 可知在静止的液体内部某一点的静水压强等于表面压强加上液体重度乘以该点在液面下的竖直深度。 （四）实验步骤 1、打开密封水箱E顶上空气阀门a，此时水箱内水面上的压强p0=p a。观察各测压连通管内液面是否平齐，如果不齐则检查各管内是否阻塞并加以勾通。
2、读取A点、B点的位置高度Z A、Z B。 3、关闭空气阀门a，转动手柄，抬高长方形小水箱F至一定高度，此时表面压力P0＞P a，待水面稳定后读各测压管中水位标高▽=▽I（I=1、2、3、 4、5），并记入表中。 4、在保持P0＞P a的条件下，改变长方形小水箱F高度，重复进行2-3次。 5、打开空气阀门a，使水箱内的水面上升，然后关闭空气阀门a，下降长方形小水箱。 6、在P0＜P a的条件下，改变水箱水位重复进行2-3次。 （五）对表中数据进行分析 单位：mm
流体力学综合实验数据处理表 水在管道内流动的直管阻力损失 由附录查得水温t=20C 时，密度3 /2.998m kg 粘度1 001.0 s pa 由公式 p h f （1） 22u d l h f （2） u d Re （3）可分别算出f h ， 和 Re 管内径管a=管b=管c d=0.02m 长度管a=管b=管c L=1m 以a 管第一组数据为例 p =10.323 10 pa 则2 .9981032.103 f h =10.34（J/k g ） 平均流速201.014.3360013.11 u =9.85m/s 则 =2 85.9134 .1002.02 =0.0043 Re = 001 .02 .99885.902.0 =196645 管b
管c 局部阻力系数 的计算 由公式22 u h f 得22u h f 不同开度下截止阀的局部阻力系数 管a 管b
离心泵的特性曲线 杨程H= f h g u g p g p 22 真表 0 f h 离心泵轴功率N=传电电 N 离心泵的效率 是理论功率与轴功率的比值，即 N N t 而理论功率t N 是离心泵对水所作的有效功，即)(102 kw QH N t 以第一组数据为例计算H= 10 201.014.3360002 .20102.99818000102.998125000215.21 m O H 2 N=95.075.01489 =1.601(kw) 2 .99821.1502.20 1.86 离心泵特性曲线
思考与讨论 1， 只管阻力产生的原因是什么？如何测定及计算？ 答：原因是流涕在管道内流动时，由于内摩擦力的存在，必然有能量的损耗，此损耗能量为直观阻力损失。测定及计算方法为 p h f （1） 22 u d l h f (2) 2， 影响本实验测量准确度的原因有哪些？怎样侧准数据？ 答：读数不精确，供水系统不稳定，电压不稳定，出口胶管排气未排完，如果要侧准数据，应该等仪器上显示的数据稳定后再读取。 3，根据实验测定数据，如何确定离心泵的工作点？水平或是垂直管中，对相同直径，相同条件下所测出的阻力损失是否相同？ 答：根据极值数据来确定离心泵的工作点，水平或是垂直管中，对相同直径，相同条件下所测出的阻力损失不相同，
流体综合实验 实验目的 1）能进行光滑管、粗糙管、闸阀局部阻力测定实验，测出湍流区阻力系数与雷诺数关系曲线图； 2）能进行离心泵特性曲线测定实验，测出扬程与流量、功率与流量以及离心泵效率与流量的关系曲线图； 3）学习工业上流量、功率、转速、压力和温度等参数的测量方法，使学生了解涡轮流量计、电动调节阀以及相关仪表的原理和操作； 离心泵特性测定实验 一、基本原理 离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H、轴功率N及效率η与泵的流量Q之间的关系曲线，它是流体在泵内流动规律的宏观表现形式。由于泵内部流动情况复杂，不能用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。 1．扬程H的测定与计算 取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程： （1－1）由于两截面间的管子较短，通常可忽略阻力项fhΣ，速度平方差也很小，故也可忽略，则有 （1－2）式中：H=Z2-Z1，表示泵出口和进口间的位差，m； ρ——流体密度，kg/m3 ； g——重力加速度m/s2； p 1、p 2 ——分别为泵进、出口的真空度和表压，Pa；
H 1、H 2 ——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m； u 1、u 2 ——分别为泵进、出口的流速，m/s； z 1、z 2 ——分别为真空表、压力表的安装高度，m。 由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。 2．轴功率N的测量与计算 N=N电×k （W）（1－3） 其中，N 电 为电功率表显示值，k代表电机传动效率，可取k=0.95 3．效率η的计算 泵的效率η是泵的有效功率Ne与轴功率N的比值。有效功率Ne是单位时间内流体经过泵时所获得的实际功率，轴功率N是单位时间内泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。 泵的有效功率Ne可用下式计算： N e=HQρg （1－4）故泵效率为 （1－5）四、实验步骤及注意事项 （一）实验步骤： １．实验准备： （1）实验用水准备：清洗水箱，并加装实验用水。 （2）离心泵排气：通过灌泵漏斗给离心泵灌水，排出泵内气体。 2、开始实验： （1）仪表自检情况，打开泵进口阀，关闭泵出口阀，试开离心泵，检查电机运转时声音是否正常，，离心泵运转的方向是否正确。 （2）开启离心泵，当泵的转速达到额定转速后，打开出口阀。 （3）实验时，通过组态软件或仪表逐渐改变出口流量调节阀的开度，使泵出口流量从1000L/h 逐渐增大到4000L/h，每次增加500L/h。在每一个流量下，待系统稳定流动5分钟后，读 取相应数据。离心泵特性实验主要需获取的实验数据为：流量Q、泵进口压力p 1 、泵出
实验四 化工流体过程综合实验 一、 实验目的 1?掌握光滑直管、粗糙直管阻力系数的测量方法，并绘制光滑管及粗糙管的 '-R e 曲线，将 其与摩擦系数图进行比较； 2?掌握阀门的局部阻力系数的测量方法； 3?了解各种流量计（节流式、转子、涡轮）的结构、性能及特点，掌握其使用方法；掌握节 流式流量计标定方法，会测定并绘制文丘里、孔板、喷嘴流量计流量标定曲线（流量 -压差 关系）及流量系数和雷诺数之间的关系（ C 。- R e 关系）； 4?了解离心泵的结构、操作方法，掌握离心泵特性曲线测定方法，并能绘制相应曲线。 二、 实验内容 1?测定光滑直管和粗糙直管摩擦阻力系数，绘制光滑管及粗糙管的 ? - Re 曲线； 2?测定阀门的局部阻力系数； 3?测定并绘制文丘里、孔板、喷嘴流量计（三选一）流量标定曲线（流量 -压差关系）及流 量系数和雷诺数之间的关系（ C 。- R e 关系）； 4?测量离心泵的特性曲线，并绘制相应曲线，确定其最佳工作范围。 三、 实验原理、方法和手段 1. 流体阻力实验 a. 直管摩擦系数，与雷诺数Re 的测定： 直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即 ?二f （Re, ；/d ），对一定的相 对粗糙度而言，，=f （Re ）。 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: 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） h f Pi - P 2 P
i_u 2 d 2 整理⑴⑵两式得 h f P f
2d ■:Pf u 2 d -管径，m ; ：Pf -直管阻力引起的压强降，Pa ; I -管长，m ; u -流速，m / s ; 3 『-流体的密度，kg / m ; 亠-流体的粘度，N ?s / m 2。 在实验装置中，直管段管长 I 和管径d 都已固定。若水温一定，则水的密度 p 和粘度卩也是 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 , ；p f 与流速u （流量V ）之间 的关系。 根据实验数据和式⑶可计算出不同流速下的直管摩擦系数 入用式⑷计算对应的 Re ,从 而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出 入与Re 的关系曲线。 b. 局部阻力系数'的测定： 式中： ■ -局部阻力系数，无因次； p 'f -局部阻力引起的压强降，Pa ; h 'f -局部阻力引起的能量损失， J /kg 。 式中: hf =
一、实验目的： 1.学习直管摩擦阻力f P ?,直管摩擦系数λ的测定方法。. 2.掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。 3.掌握局部摩擦阻力f P ?,局部阻力系数ζ的测定方法。. 4.学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。 5.熟悉离心泵的操作方法。 6.掌握离心泵特性曲线和管路特性曲线的测定方法、表示方法、加深对离心泵性能的了解。 二、实验内容: 1.测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。 2.测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系曲线。 3.测定管路部件局部摩擦阻力f P ?和局部阻力系数ζ。 4.熟悉离心泵的结构与操作方法。 5.测定某型号离心泵在一定转速下的特性曲线。 6.测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。 三、实验原理: 1.直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定: 直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即)/(Re,d f ελ=，对一定的相对粗糙度而言，(Re)f =λ。 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： ρ ρf f P P P h ?=-= 2 1 （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 2 u d l h f P f λρ == ? （2） 整理（1）（2）两式得 22u P l d f ???= ρλ （3）
μ ρ ??= u d Re （4） 式中： -d 管径，m ； -?f P 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 管长，m ； -u 流速，m / s ； -ρ流体的密度，kg / m 3； -μ流体的粘度，N ·s / m 2。 在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ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△P f 与流速u （流量V ）之间的关系。 根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（4）计算对应的Re ，整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。 2．局部阻力系数ζ的测定 22 'u P h f f ζρ =?= ' 2'2u P f ?????? ??=ρζ 式中： -ζ局部阻力系数，无因次； -?'f P 局部阻力引起的压强降，Pa ； -'f h 局部阻力引起的能量损失，J ／kg 。 图-1 局部阻力测量取压口布置图 局部阻力引起的压强降'f P ? 可用下面方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在上、下游各开两对测压口a-a'和b-b ＇如图-1，使 ab ＝bc ； a ＇b ＇＝b ＇c ＇，则 △P f ，a b ＝△P f ，bc ； △P f ，a ＇b ＇= △P f ，b ＇c ＇ 在a~a ＇之间列柏努利方程式 P a －P a ＇ =2△P f ，a b +2△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f (5) 在b~b ＇之间列柏努利方程式： P b －P b ＇ = △P f ，bc +△P f ，b ＇c ＇+△P ＇f = △P f ，a b +△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f （6） 联立式(5)和(6)，则：'f P ?＝2(P b －P b ＇)－(P a －P a ＇)
四川大学 化工原理实验报告 学院化学工程学院专业化学工程与工艺班号姓名学号实验日期年月日指导老师 一．实验名称 流体力学综合实验 二．实验目的 测定流体在管道内流动时的直管阻力损失，作出与Re的关系曲线。 观察水在管道内的流动类型。 测定在一定转速下离心泵的特性曲线。 标定孔板流量计，绘制Co与Re的关系曲线。 熟悉流量、压差、温度等化够不够仪表的使用。 三．实验原理 1求与Re的关系曲线 流体在管道内流动时，由于实际流体有粘性，其在管内流动时存在摩擦阻力，必然会引起流体能量损耗，此损耗能量分为直管阻力损失和局部阻力损失。流体在水平直管内作稳态流动（如图1所示）时的阻力损失可根据伯努利方程求得。 以管中心线为基准面，在1、2截面间列伯努利方程: 因，，故流体在等直径管的1、2两截面间的阻力损失为流体以流速u通过管内径d、长度为l的一段管道时，其直管阻力为
由上面两式得： 而 由此可见，摩擦系数与流体流动类型、管壁粗糙度等因素有关。由因次分析法整理可形象地表示为 式中： f h -----------直管阻力损失，J/kg ； λ------------摩擦阻力系数； d l .----------直管长度和管内径，m ； P ?---------流体流经直管的压降，Pa ； ρ-----------流体的密度， ； μ-----------流体黏度，Pa ·s ； u -----------流体在管内的流速，m/s ； 流体在一段水平等管径管内流动时，测出一定流量下流体流经这段管路所产生的压降，即可算得。两截面压差由差压传感器测得；流量由涡轮流量计测得，其值除以管道截面积即可求得流体平均流速。在已知管径和平均流速的情况下，测定流体温度，确定流体的密度和黏度 ，则可求出雷诺数，从而关联出流体流过水平直管的摩擦系数与雷诺数 的关系曲线图。 2求离心泵的特性曲线 离心泵的特性，可用该泵在一定转速下，扬程与流量 , 轴功 率与流量 ，效率与流量 三条曲线形式表示。若将扬程 H 、轴功率N 和效率 对流量之间的关系分别绘制在同一直角坐标上所得的 三条曲线，即为离心泵的特性曲线，如图二所示。 ①流量：离心泵输送的流量由涡轮流量计测定。 ②扬程H ：扬程是指离心泵对单位重量的液体所提供的外加能量。以离心
实验报告 课程名称：过程工程原理实验（甲） 指导老师： 成绩：__________________ 实验名称：流体力学综合实验（一、二） 实验类型：工程实验 同组学生姓名：姿 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 1、流体流动阻力的测定实验 1.1 实验目的： 1.1.1 掌握测定流体流经直管、阀门时阻力损失的一般实验方法 1.1.2 测定直管摩擦系数λ与雷诺数 的关系，验证在一般湍流区内λ与 的关系曲线 1.1.3测定流体流经阀门时的局部阻力系数ξ 1.1.4 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用 1.2 实验装置与流程： 1. 2.1 实验装置： 实验对象部分由贮水箱、离心泵、不同管径和材质的水管、阀门、管件、涡轮流量计、U 形流量计等所组成。实验管路部分有两段并联长直管，自上而下分别用于测定粗糙管直管阻力系数和光滑管直管阻力系数。同时在粗糙直管和光滑直管上分别装有闸阀和截止阀，用于测定不同种类阀门的局部阻力阻力系数。 水的流量使用涡流流量计或转子流量计测量，管路直管阻力和局部阻力采用压差传感器测量。 1.2.2 实验装置流程示意图，如图1，箭头所示为实验流程： 其中：1——水箱 2——离心泵 3——涡轮流量计 4——温度计 5——光滑管实验段 6——粗糙管实验段 7——截止阀 8——闸阀 9、10、11、12——压差传感器 13——引水漏斗 图 1 流体力学综合实验装置流程示意图 Re Re
1.3 基本原理： 流体通过由直管、管件和阀门等组成的管路系统时，由于粘性剪应力和涡流应力的存在，要损失一定的机械能。流体流经直管时所造成的机械能损失成为直管阻力损失。流体通过管件、阀门时由于流体运动方向和速度大小的改变所引起的机械能损失成为局部阻力损失。 1.3.1直管阻力摩擦系数λ的测定： 由流体力学知识可知，流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： （1） 公式中： f p ?：流体流经l 米直管的压力将，Pa ； λ：直管阻力摩擦系数，无因次； d ：直管内径，m ； f h ：单位质量流体流经l 米直管的机械能损失，J/kg ； ρ：流体密度，kg/ ； l ：直管长度，m ； u ：流体在管内流动的平均速度，m/s ； 由上面的式子可知： （2） 雷诺数： ρμ 式子中：μ：流体粘度，kg/(m ·s)。 湍流时λ是Re 和相对粗糙度（ε/ d ）的函数，须由实验测定。 由（2）可知，要测定λ，需要确定l 、d ，测定f p ?、u 、ρ、μ等参数。其中l 和d 由装置参数 表给出，ρ、μ通过测定流体温度，查相关手册而得，u 通过测定流体流量，再由管径计算得到。 本装置采用涡流流量计测量流量 π （3） 式中：v 为流量计测得的流量， /h f p ?可直接从仪表中读出 根据实验装置结构参数l 、d ，指示液密度，液体温度，以及实验测定的f p ? 、V ，求取Re 和λ，然后 将Re 和λ在双对数坐标图上绘制成曲线。 1.3.2 局部阻力系数ξ的测定： 流体通过某一管件或者阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，局部阻力的这种算法，叫做阻力系数法。即： （4） 故： （5） 2 ρ2 u d l p h f f λ =?=2 ρlu 2f p d ?=λ2ρ2 ' u p h f f ξ =?=ρg u 22 ' f p ?=ξ
实验一 流体力学综合实验 一、实验目的 1. 测定水在管道内流动时的直管阻力损失，作出与Re的关系 曲线； 2. 测定水在管道内流动时的局部阻力损失，测量和计算不同 开度下截止阀的局部阻力系数或当量长度l e； 3. 测定一定转速下，离心泵的特性曲线； 4. 观察水在直管内的流动类型。 二、实验原理 1. 摩擦阻力系数～Re 流体在管道内流动时，由于内摩擦力的存在，必然有能量损耗，此损耗能量为直管阻力损失。在流经阀门、管件时，由于流道方向或大小的改变，造成流体的剧烈湍动，造成的能量损失称为局部阻力损失。根据柏努利方程，对等直径的1、2两截面间的直管阻力损失为： 图2－1 直管阻力测量原理示意图 （1） 由因次分析法得（2） （3） （4） 式中：h f 直管阻力损失 (J/kg)； 摩擦阻力系数； l 、d 、直管的长度、管内径和绝对粗糙度 (m)； p流体流经直管的压降 (Pa)； 、分别是流体的密度 (kg/m3) 和粘度 (Pas)； u流体在管内的平均流速 (m/s)。 由公式（2）可以看出，流体流动时的摩擦阻力损失与管道的长度
成正比，与管道的直径成反比。流体的平均速度越高，阻力损失越大。利用公式（2）计算直管阻力损失时，需要知道不同雷诺数下摩擦阻力系数的值。穆迪图给出了~Re的关系曲线。本实验装置可以利用上面的公式来验证直管阻力损失计算，测定~Re的关系曲线。 流体在长度和直径一定的管道内流动时，利用U型管压差计实验测出一定流量下流体流经该长度管段所产生的压降，即可算得h f，利用公式（2）可得到，根据流速和物性数据可按公式（5）计算出对应的雷诺数Re，从而关联出与Re的关系曲线。 改变实验管可得出不同粗糙度（不同材质直管）的与Re的关系曲线。 2. 局部阻力系数和当量长度l e 对于由阀门或管件造成的局部阻力损失，可以用以下的公式计算：当量长度法（5） 局部阻力系数法（6） 式中：h f 局部阻力损失 (J/kg)； 局部阻力系数； l e当量长度 (m)； 图2－2 局部阻力测量原理示意图 测出一定流速时流体通过阀门或管件的压降h f，就可利用公式（5）、（6）计算出对应的当量长度或局部阻力系数。 3.离心泵的特性曲线 离心泵的特性，可用该泵在一定转速下，流量与扬程，流量与功率以及流量与效率三种曲线表示，即，，曲线。若将H、N和对Q间的关系分别标绘在同一直角坐标上所得的三条曲线，即为离心泵的特性曲线。 经离心泵输送的流量Q由涡轮流量计测定。 如果水箱液面和离心泵入口高度相同，在水箱液面和离心泵出口压力表之间列出柏努利方程式，可确定水经离心泵所增加的能量 （mH2O），此能量称为扬程H，其计算式为： 其中H — 离心泵扬程(mH2O)；
流体力学综合实验-实验报告
过程工程原理实验 实验报告 课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_________________ 实验名称： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 Ⅰ、流体流动阻力测定 一、实验目的 ⑴掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。 ⑵测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 ⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 ⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 装 订
二、基本原理 ⑴直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 212 2 f f p p p l u h d λ ρ ρ ?-= = = ⑴ 即 2 2f d p lu λρ?= ⑵ Re du ρ μ = ⑶ 采用涡轮流量计测流量V 2 900V u d π= ⑷ 用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ?。 根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体 物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降 ΔPf ，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。 ⑵局部阻力系数ζ的测定 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，这种方法
称为阻力倍数法。即： '2 '2f f p u h g g ζ ρ?== ⑸ 故 '2 2f p u ζρ?= ⑹ 根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降ΔPf ’，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数ζ。 三、实验装置与流程 实验装置如下图所示：
实验三、流体力学综合实验 流体力学综合实验包括流体在管路内流动时的直管和局部阻力的测定，流量计的流量系数校核和在一定的转速下离心泵的特性曲线的测定。这三个实验都是以柏努利方程为基础。 流体流动时会产生阻力，为了克服阻力需损耗一部分能量，因此，柏努利方程在实际应用中Σh f一项代表每公斤流体因克服各种流体流动阻力而损耗的能量，在应用柏努利方程时，不管是为了求取各能量之间的互相转化关系式或是计算流体输送机械所需的能量及功率都必须算出Σh f：对于在长距离的流体输送，流体输送机械所作的功，主要是用于克服输送管路中的流体阻力，故阻力的大小关系到流体输送机械的动力消耗，也涉及到流体输送机械的选用。流体阻力的大小与流体的性质（如粘性的大小），流体流动类型、流体所通过管路或设备的壁面情况（粗糙或光滑）通过的距离及截面的大小等因素有关。 在流体流动的管路上装有孔板或文氏流量计用于测定流体的流量，流量计一般都按标准规范制造，给出一定的流量系数按规定公式计算或者给出标定曲线，照其规定使用，如果不慎遗失原有的流量曲线或者流量计经过长期使用而磨损较大，或者被测流体与标准流体的成分或状态不同；或者由于科研往往需要自制一些非标准形式的流量计，此时，为了精确地测定流量，必须对自制流量计进行校验，求出具体计算式或标定流量曲线。 泵是输送液体的机械，离心泵铭牌上所示的流量，扬程，功率是离心泵在一定转速下效率最高点所对应的Q,H,N的值。在一定转速下，离心泵的扬程H，轴功率N及效率η均随流量的大小而改变，其变化关系可用曲线表示，该所示曲线称为离心泵的特性曲线。通常根据H~Q曲线，可以确定离心泵在给定管路条件下输送能力，根据N~Q曲线可以给离心泵合理选配电动机功率，根据η~Q曲线可以选择离心泵的工况处于高效工作区，发挥泵的最大效率。离心泵的特性曲线目前还不能用解析方法进行准确计算，只能通过实验来测定。 一、管道流体阻力测定 一、实验目的： 1.掌握测定流体阻力的实验方法。
实验1 流动过程综合实验 实验1-1 流体阻力测定实验 一、实验目的 ⒈学习直管摩擦阻力△P f 、直管摩擦系数λ的测定方法。 ⒉掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系及其变化规律。 ⒊掌握局部阻力的测量方法。 ⒋学习压强差的几种测量方法和技巧。 ⒌掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验内容 ⒈测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。 ⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系曲线。 ⒊在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。 三、实验原理 ⒈直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系： h f = ρf P ?=2 2 u d l λ （1-1） λ= 2 2u P l d f ?? ?ρ （1-2） Re = μ ρ ??u d （1-3） 式中：-d 管径，m ； -?f P 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 管长，m ； -u 流速，m / s ； -ρ流体的密度，kg / m 3； -μ流体的粘度，N ·s / m 2。 直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ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△P f 与流速u （流量V ）之间的关系。 根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（1-3）计算对应的Re ，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。
实验四 化工流体过程综合实验 一、实验目的 1.掌握光滑直管、粗糙直管阻力系数的测量方法，并绘制光滑管及粗糙管的e R -λ曲线，将其与摩擦系数图进行比较； 2.掌握阀门的局部阻力系数的测量方法； 3.了解各种流量计（节流式、转子、涡轮）的结构、性能及特点，掌握其使用方法；掌握节流式流量计标定方法，会测定并绘制文丘里、孔板、喷嘴流量计流量标定曲线（流量-压差关系）及流量系数和雷诺数之间的关系（e o R C -关系）； 4.了解离心泵的结构、操作方法，掌握离心泵特性曲线测定方法，并能绘制相应曲线。 二、实验内容 1.测定光滑直管和粗糙直管摩擦阻力系数，绘制光滑管及粗糙管的e R -λ曲线； 2.测定阀门的局部阻力系数； 3.测定并绘制文丘里、孔板、喷嘴流量计（三选一）流量标定曲线（流量-压差关系）及流量系数和雷诺数之间的关系（e o R C -关系）； 4.测量离心泵的特性曲线，并绘制相应曲线，确定其最佳工作范围。 三、实验原理、方法和手段 1.流体阻力实验 a.直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定： 直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即)/(Re,d f ελ=，对一定的相对粗糙度而言，(Re)f =λ。 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： ρ ρ f f p p p h ?= -= 2 1 ⑴ 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 2 u d l p h f f λ ρ=?= ⑵ 整理⑴⑵两式得
22u p l d f ???= ρλ ⑶ μ ρ ??=u d R e ⑷ 式中： -d 管径，m ； -?f p 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 管长，m ； -u 流速，m / s ； -ρ流体的密度，kg / m 3； -μ流体的粘度，N· s / m 2。 在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ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f p ?与流速u （流量V ）之间的关系。 根据实验数据和式⑶可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式⑷计算对应的Re ，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。 b.局部阻力系数ζ的测定： 2 2 'u p h f f ζρ=?= ' 2' 2u p f ????? ? ??=ρζ 式中： -ζ局部阻力系数，无因次； -?' f p 局部阻力引起的压强降，Pa ； -'f h 局部阻力引起的能量损失，J ／kg 。
实验一 流体力学综合实验 预习实验： 一、实验目的 1．熟悉流体在管路中流动阻力的测定方法及实验数据的归纳 2．测定直管摩擦系数λ和e R 关系曲线及局部阻力系数ζ 3. 了解离心泵的构造，熟悉其操作和调节方法 4. 测出单级离心泵在固定转速下的特定曲线 二、实验原理 流体在管路中的流动阻力分为直管阻力和局部阻力两种。直管阻力是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力，可由下式计算： g u d l g p H f 22 ? ?=?-=λρ (3-1) 局部阻力主要是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力，计算公式如下： g u g p H f 22 '' ? =?-=ζρ (3-2) 管路的能量损失 'f f f H H H +=∑ (3-3) 式中 f H ——直管阻力，m 水柱； λ——直管摩擦阻力系数； l ——管长，m ； d ——直管内径，m ； u ——管内平均流速，1s m -?； g ——重力加速度，9.812s m -? p ?——直管阻力引起的压强降，Pa ； ρ——流体的密度，3m kg -?； ζ——局部阻力系数； 由式3-1可得
2 2lu d P ρλ??-= (3-4) 这样，利用实验方法测取不同流量下长度为l 直管两端的压差P ?即可计算出λ和Re ，然后在双对数坐标纸上标绘出Re λ-的曲线图。 离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式、叶轮转速的影响。 实验将测出的 H —Q 、N —Q 、η—Q 之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线，即为离心泵的特性曲 线，根据曲线可找出泵的最佳操作范围，作为选泵的依据。 离心泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得： g u u h H H H 22 1 22 0-++-=入口压力表 出口压力表 (3-5) 式中出口压力表H ——离心泵出口压力表读数，m 水柱； 入口压力表H ——离心泵入口压力表的读数，m 水柱； 0h ——离心泵进、出口管路两测压点间的垂直距离，可忽略不计； 1u ——吸入管内流体的流速，1s m -?； 2u ——压出管内流体的流速，1s m -? 泵的有效功率，由于泵在运转过程中存在种种能量损失，使泵的实际压头和流量较理论值为低，而输入泵的功率又较理论值为高，所以泵的效率 %100?= N N e η (3-6) 而泵的有效功率 g QH N e e ρ=/ （3600×1000） (3-7) 式中：e N ——泵的有效功率，K w ； N ——电机的输入功率，由功率表测出，K w ； Q ——泵的流量，-13h m ?； e H ——泵的扬程，m 水柱。 三、实验装置流程图
实验1 流动过程综合实验 一、实验目的 1. 学习离心泵性能参数及特性曲线的测定方法，加深对离心泵性能的了解； 2. 熟悉离心泵的操作方法； 3. 学习管路特性曲线的测定方法； 4. 学习直管摩擦阻力△P f 、直管摩擦系数λ的测定方法。 5. 了解几种常用流量计的构造、工作原理、主要特点及流量计的标定方法； 6. 了解节流式流量计流量系数C 随雷诺数Re 的变化规律，流量系数C 的测定方法； 7. 掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验内容 1. 练习离心泵的操作； 2. 测定某型号离心泵在一定转速下，H （扬程）、N （轴功率）、η（效率）与Q （流量）之间的特性曲线； 3. 测定管路特性曲线； 4. 测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。 5. 对文丘里流量计进行校正。 三、实验原理 （一）离心泵特性曲线 离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H 、轴功率及效率η均随流量Q 而改变。通常通过实验测出H —Q 、N —Q 及η—Q 关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下： 1. H 的测定 在泵的吸入口和压出口之间列柏努利方程： (1) (2) 上式中出入-f H 是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力(不包括泵体内部的流动阻力所引起的压头损失)，当所选的两截面很接近泵体时，与柏努利方程中其它项比较， 出 入入 出入出入出）-+-+-+-=f H g u u g P P Z Z H 2(22ρ出 入出出出入 入入 -+++=+++f H g u g P Z H g u g P Z 2222ρρ
流体流动综合实验 （离心泵与管路特性曲线测定、流量性能测定） 一、实验目的及任务 1、熟悉离心泵的操作方法。 2、熟悉离心泵的结构与操作方法。 3、测定流量调节阀某一开度下管路特性曲线。 二、实验装置 图-1 流动过程综合实验流程示意图 1-水箱；2-水泵；3-入口真空表；4-出口压力表；5、16-缓冲罐顶阀；6、14-测局部阻力近端阀；7、15-测局部阻力远端阀；8、17-粗糙管测压阀；9、21-光滑管测压阀；10-局部阻力阀；11-压差传感器左阀；12-压力传感器；13-压差传感器右阀；18 、24-阀门；20-粗糙管阀；22-小转子流量计；23-大转子流量计；25-水箱放水阀；26-倒U型管放空阀；27- 倒U型管；28、30-倒U型管排水阀； 29、31-倒U型管平衡阀 三、实验原理 离心泵特性曲线测定 离心泵是最常见的液体输送设备。在一定的型号和转速下，离心泵的扬程H、轴功率N及效率η均随流量Q而改变。通常通过实验测出H—Q、N—Q及η—Q 关系，并用曲线表示之，称为特性曲线。特性曲线是确定泵的适宜操作条件和选用泵的重要依据。泵特性曲线的具体测定方法如下：
(1) H 的测定： 在泵的吸入口和排出5之间列柏努利方程 出入入出出入入入-+++=+++f H g u g P Z H g u g P Z 2222ρρ （1） ()出入入出入出入出-+-+-+-=f H g u u g P P Z Z H 222ρ （2） 上式中出入-f H 是泵的吸入口和压出口之间管路内的流体流动阻力，与柏努力方程 中其它项比较，出入-f H 值很小，故可忽略。于是上式变为： ()g u u g P P Z Z H 222入出入出入出-+-+-=ρ （3） 将测得的()入出Z Z -和入出P P -值以及计算所得的出入u u ,代入上式，即可求得H 。 (2) N 测定： 功率表测得的功率为电动机的输入功率。由于泵由电动机直接带动，传动效率可视为1，所以电动机的输出功率等于泵的轴功率。即： 泵的轴功率 N=电动机的输出功率，Kw 电动机输出功率=电动机输入功率×电动机效率。 泵的轴功率=功率表读数×电动机效率，Kw 。 (3) η 测定 N Ne =η （4） )(102 1000Kw HQ g HQ Ne ρρ== （5） 式中：η—泵的效率； N —泵的轴功率，Kw ； Ne-泵的有效功率Kw ； H —泵的扬程，m ； Q —泵的流量，m 3/s ； ρ-水的密度，Kg/m 3。 管路特性曲线测定 当离心泵安装在特定的管路系统中工作时，实际的工作压头和流量不仅与离心泵本身的性能有关，还与管路特性有关，也就是说，在液体输送过程中，泵和管路二者相互制约的。 管路特性曲线是指流体流经管路系统的流量与所需压头之间的关系。若将泵的特性曲线与管路特性曲线在同一坐标图上，两曲线交点即为泵的在该管路的工作点。因此，如同通过改变阀门开度来改变管路特性曲线，求出泵的特性曲线一样，可通过改变泵转速来改变泵的特性曲线，从而得出管路特性曲线。泵的压头H 计算同上。
. . 实验报告 课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_________________ 实验名称： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 Ⅰ、流体流动阻力测定 一、实验目的 ⑴掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。 ⑵测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区λ与Re 的关系曲线。 ⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 ⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、基本原理 ⑴直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 212 2 f f p p p l u h d λρ ρ ?-= = = ⑴ 即 2 2f d p lu λρ?= ⑵ Re du ρμ = ⑶ 采用涡轮流量计测流量V 2 900V u d π= ⑷ 用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ?。 根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降 ΔPf，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。 ⑵局部阻力系数ζ的测定 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径流动时平均动能的某一倍数，这种方法称为阻力倍数法。即： '2 '2f f p u h g g ζ ρ?== ⑸ 专业： 化学工程与工艺 姓名： 学号： 日期：2013/9/29 地点：教十1208 装 订 线
课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_________________ 实验名称： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 Ⅰ、流体流动阻力测定 一、实验目的 ⑴掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。 ⑵测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re 的关系，验证在一般湍流区内λ与Re 的关系曲线。 ⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。 ⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 二、基本原理 ⑴直管阻力摩擦系数λ的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 2 12 2 f f p p p l u h d λρ ρ ?-= = = ⑴ 即 2 2f d p lu λρ?= ⑵ Re du ρμ = ⑶ 采用涡轮流量计测流量V 2 900V u d π= ⑷ 用压差传感器测量流体流经直管的压力降f p ?。 根据实验装置结构参数l 、d ，流体温度T （查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流量V 、压力降 ΔPf ，求取Re 和λ，再将Re 和λ标绘在双对数坐标图上。 ⑵局部阻力系数ζ的测定 流体通过某一管件或阀门时的机械能损失表示为流体在小管径内流动时平均动能的某一倍数，这种方法称为阻力倍数法。即： '2 '2f f p u h g g ζ ρ?== ⑸ 装 订 线
故 ' 2 2 f p u ζ ρ ? =⑹ 根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径d，流体温度T（查流体物性ρ、μ），及实验时测定的流 量V、压力降ΔPf ’，通过式⑸或⑹，求取管件（阀门）的局部阻力系数ζ。 三、实验装置与流程 实验装置如下图所示： 1、水箱 2、离心泵 3、压差传感器 4、温度计 5、涡轮流量计 6、流量计 7、转子流量计 8、转子流量计 9、压差传感器10、压差传感器11、压差传感器12、粗糙管实验段13、光滑管实验段14、层流管实验段15、压差传感器16、压差传感器17、局部阻力18、局部阻力 图1 实验装置流程图 装置参数： 四、实验步骤 ⑴首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀，打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出
流体静力学综合型实 验
流体静力学综合型实验 一、实验目的和要求 1. 掌握用测压管测量流体静压强的技能； 2. 验证不可压缩流体静力学基本方程； 3. 通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析，加深流体静力学基本概念 理解，提高解决静力学实际问题的能力。 二、实验原理 1．在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程 p z C g ρ+= 或 gh p p ρ+=0 式中： z —— 被测点相对基准面的位置高度； p —— 被测点的静水压强（用相对压强表示, 以下同）； p 0 —— 水箱中液面的表面压强； ρ —— 液体密度； h —— 被测点的液体深度。 三、实验内容与方法 1. 定性分析实验 (1) 测压管和连通管判定。 (2) 测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。 (3) 观察测压管水头线。 (4)判别等压面。 (5) 观察真空现象。
(6) 观察负压下管6中液位变化 2. 定量分析实验 (1) 测点静压强测量。 根据基本操作方法，分别在p 0 = 0、p 0 > 0、p 0 < 0与p B < 0条件下测量水箱液面标高?0和测压管2液面标高?H ，分别确定测点A 、B 、C 、D 的压强p A 、p B 、p C 、p D 。 实验数据处理与分析参考四。 四、 数据处理及成果要求 1. 记录有关信息及实验常数 实验设备名称： 静力学实验仪 实验台号：__No.1___ 实 验 者：____________A1组7人_______实验日期：_5月7号_ 各测点高程为：?B = 2.1 ?10-2m 、?C = -2.9 ?10-2m 、?D = -5.9 ?10-2m 基准面选在 2号管标尺零点上 z C = -2.9 ?10-2m 、z D = -5.9 ?10-2m 2. 实验数据记录及计算结果（参表1，表2） 3. 成果要求 (1) 回答定性分析实验中的有关问题。 (2) 由表中计算的C C p z g ρ+、D D p z g ρ+，验证流体静力学基本方程。 答：实验结果表明C C p z g ρ+=D D p z g ρ+，由于C 点和D 点在任意不同深度位置，因此验证了流体的静力学的基本方程C g P Z =+ ρ。 五、 分析思考题 1．相对压强与绝对压强、相对压强与真空度之间有什么关系？测压管能测量