化工原理流体流动实验数据处理

实验一流体流动阻力的测定一、实验目的1、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。

2、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。

3、测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。

4、识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、实验装置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、阐阀18、截止阀图1 实验装置流程图装置参数：名称材质管内径/mm 测量段长度/mm三、实验原理1、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：2122ff p p p l u h d λρρ∆-=== ⑴即 22fd p luλρ∆=⑵Re du ρμ=⑶采用涡轮流量计测流量V2900Vu dπ=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。

2、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：'2'2ffp u h g gζρ∆== ⑸ 故 '22fp 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。

四、实验步骤1、开启仪表柜上的总电源、仪表电源开关。

2、首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀，启动水泵，待电机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大。

3、实验从做大流量开始做起，最小流量应控制在1.5m3/h。

流体流动阻力系数的测定实验报告一、实验目的：1、掌握测定流体流动阻力实验的一般实验方法。

2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。

3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re和相对粗糙度的函数。

4、将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。

二、实验器材：流体阻力实验装置一套三、实验原理：1、直管摩擦阻力不可压缩流体（如水），在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。

影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果，其方法如下。

流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为△P=f (d, l, u,ρ,μ,ε)引入下列无量纲数群。

雷诺数Re=duρ/μ相对粗糙度ε/ d管子长径比l / d从而得到△P/(ρu2)=ψ(duρ/μ，ε/ d， l / d)令λ=φ（Re，ε/ d）△P/ρ=（l / d）φ（Re，ε/ d）u2/2可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可=△P/ρ=λ（l / d）u2/2用试验方法直接测定。

hf——直管阻力，J/kg式中，hfl——被测管长，md——被测管内径，mu——平均流速，m/sλ——摩擦阻力系数。

当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。

根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。

改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re关系。

（1）、湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内λ=f（Re，ε/ d）。

对于光滑管，大量实验证明，当Re在3×103~105范围内，λ和Re的关系遵循Blasius关系式，即λ=0.3163 / Re0.25对于粗糙管，λ和Re的关系均以图来表示。

化工原理实验报告流体流动阻力实验目的：通过测量不同条件下流体的流动阻力，并对结果进行分析，了解流体流动的基本特性及其影响因素。

实验原理：1. 流动阻力：当流体通过管道或孔隙时，会受到管道或孔隙壁面的阻力而产生阻碍，这种阻碍就被称为流动阻力。

流动阻力与管道长度、管道直径、流速和流体黏度有关。

2. 流量：单位时间内流体通过管道或孔隙的量称为流量，单位是立方米/秒。

3. 流速：流体通过管道或孔隙时，在单位时间内被运动到的体积与管道截面积的比值，称为流速，单位是米/秒。

4. 压力损失：流体流动时被阻碍形成的压差称为压力损失，即高压端压力减低压端压力差。

压力损失随着管道长度的增加而增加，随着管道内径的减小而增加，而随着粘度的增加而减小。

实验器材：1. 倾斜漏斗2. 液压流量表3. 钢尺4. 塑料软管实验步骤：1. 将倾斜漏斗放置在流量计上方，开启阀门，记录液位高度和流量计读数。

2. 改变管道长度（截面积不变），分别记录不同长度下的压力损失和流速。

3. 改变管道截面积（长度不变），分别记录不同截面积下的压力损失和流速。

4. 改变流体黏度（管道长度和截面积均恒定），分别记录不同粘度下的压力损失和流速。

实验结果：实验数据记录：试验条件管道长度（m）管道直径（mm）流量（L/min）流速（m/s）压力损失（Pa）:: :: :: :: :-: ::1 2 8 12.81.28 2002 4 8 12.0 0.60 4003 6 8 10.5 0.35 6004 2 6 10.7 1.07 1755 2 4 9.5 1.58 1506 2 8 12.8 1.28 2007 2 8 10.4 1.04 1608 2 8 9.3 0.93 1209 2 8 12.8 1.28 20010 2 8 6.70.67 24011 2 8 12.8 1.28 20012 2 8 7.2 0.72 20013 2 8 12.8 1.28 20014 2 8 8.5 0.85 200根据数据可得，流量和流速随着管道长度、管道截面积和流体黏度的增大而减小，压力损失随着这三个因素的增大而增大。

第1篇一、实验目的1. 理解并掌握化工原理中的基本概念和原理。

2. 通过实验验证理论知识，提高实验技能。

3. 熟悉化工原理实验装置的操作方法，培养动手能力。

4. 学会运用实验数据进行分析，提高数据处理能力。

二、实验内容本次实验共分为三个部分：流体流动阻力实验、精馏实验和流化床干燥实验。

1. 流体流动阻力实验实验目的：测定流体在圆直等径管内流动时的摩擦系数与雷诺数Re的关系，将测得的~Re曲线与由经验公式描出的曲线比较；测定流体在不同流量流经全开闸阀时的局部阻力系数。

实验原理：流体在管道内流动时，由于摩擦作用，会产生阻力损失。

阻力损失的大小与流体的雷诺数Re、管道的粗糙度、管道直径等因素有关。

实验中通过测量不同流量下的压差，计算出摩擦系数和局部阻力系数。

实验步骤：1. 将水从高位水槽引入光滑管，调节流量，记录压差。

2. 将水从高位水槽引入粗糙管，调节流量，记录压差。

3. 改变流量，重复步骤1和2，得到一系列数据。

4. 根据数据计算摩擦系数和局部阻力系数。

实验结果与分析：通过实验数据绘制~Re曲线和局部阻力系数曲线，与理论公式进行比较，验证了流体流动阻力实验原理的正确性。

2. 精馏实验实验目的：1. 熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。

2. 了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。

3. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。

4. 测定部分回流时的全塔效率。

5. 测定全塔的浓度分布。

6. 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。

实验原理：精馏是利用混合物中各组分沸点不同，通过加热使混合物汽化，然后冷凝分离各组分的方法。

精馏塔是精馏操作的核心设备，其结构对精馏效率有很大影响。

实验步骤：1. 将混合物加入精馏塔，开启加热器，调节回流比。

2. 记录塔顶、塔釜及各层塔板的液相和气相温度、压力、流量等数据。

3. 根据数据计算理论塔板数、全塔效率、单板效率等指标。

4. 绘制浓度分布曲线。

实验结果与分析：通过实验数据，计算出了理论塔板数、全塔效率、单板效率等指标，并与理论值进行了比较。

北 京 化 工 大 学实 验 报 告课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2008.10.29 班 级： 化工0602 姓 名：许兵兵学 号： 200611048 同 组 人 ：汤全鑫 阮大江 阳笑天流体流动阻力的测定摘要● 测定层流状态下直管段的摩擦阻力系数（光滑管、粗糙管和层流管）。

● 测定湍流状态不同（ε/d）条件下直管段的摩擦阻力系数（突然扩大管）。

● 测定湍流状态下管道局部的阻力系数的局部阻力损失。

● 本次实验数据的处理与图形的拟合利用Matlab 完成。

关键词流体流动阻力 雷诺数 阻力系数 实验数据 Matlab一、实验目的1、掌握直管摩擦阻力系数的测量的一般方法；2、测定直管的摩擦阻力系数λ以及突扩管的局部阻力系数ζ；3、测定层流管的摩擦阻力4、验证湍流区内λ、Re 和相对粗糙度的函数关系5、将所得光滑管的Re -λ方程与Blasius 方程相比较。

二、实验原理不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大和弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。

影响流体流动阻力的因素较多，在工程研究中，利用因次分析法简化实验，引入无因此数群雷 诺 数：μρdu =Re相对粗糙度： d ε管路长径比： d l可导出：2)(Re,2u d d l p⋅⋅=∆εφρ这样，可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系：22u d l pH f ⋅⋅=∆=λρ因此，通过改变流体的流速可测定出不同Re 下的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的管子的λ—Re 关系。

在湍流区内，λ = f（Re ，ε/ d ），对于光滑管大量实验证明，当Re 在3×103至105的范围内，λ与Re 的关系遵循Blasius 关系式，即：25.0Re 3163.0=λ对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根—泊谡叶公式和范宁公式，对比可得：Re 64=λ局部阻力：f H =22u ⋅ξ [J/kg]三、装置和流程四、操作步骤1、启动水泵，打开光滑管路的开关阀及压降的切换阀，关闭其它管路的开关阀和切换阀；2、排尽体系空气，使流体在管中连续流动。

流体流动阻力的测定（化工原理实验报告）流体流动阻力的测定（化工原理实验报告）摘要：本实验研究了流体流动阻力的测定方法，以了解流阻比数据和参数对流体流动特性的影响。

实验中采用了空心管实验装置，在一定的压差试验条件下，通过压力表和熨斗流量计测量压力和流量，计算出流阻比系数。

通过实验，研究了流阻比系数随着实验参数（流量、温度、压力）变化的规律，从而获得一定规律性的微观流动特性数据。

关键词：流阻比；熨斗流量计；实验；流动阻力1 前言流体流动阻力是研究流体流动特性的一项重要参数。

它决定了流体在管道内流动时会受到什么样的阻力，直接影响着流体在设备内的流动性能和传热特性。

因此，准确测量流体流动阻力是研究管道流动的关键问题。

本实验旨在研究空心管装置测量的流阻比数据对流体流动特性的影响，以便获得微观流动特性数据，并用于管道设计、传热学的研究中。

2 实验目的1）研究在空心管实验装置内测量流阻比系数的变化规律：2）利用测量的流阻比系数，得出瞬态流体流动特性曲线，即流量与压力的变化规律； 3）通过实验有规律地分析，获得实验流体的微观流动特性参数。

3 实验装置本实验主要采用空心管实验装置（见图1），由电磁阀控制罐内的液体，带动空心管内的流体循环，保持流量一定，从而实现实验的要求。

该装置由如下几个部分组成：（1）空心管；（2）球阀；（3）高低压罐；（4）汽缸和气缸；（5）液体泵；（6）电磁阀；（7）水箱；（8）熨斗流量计；（9）压力表；（10）温度计。

4 实验方法1）确定实验条件：根据实验任务，确定温度、压力、流量等参数，以及电磁阀的控制时间；2）进行实验：根据实验条件，控制电磁阀的开启和关闭，实现空心管内的液体流动，同时调节实验参数，测量压力及流量；3）根据压力和流量，绘出流量-压力曲线，计算出对应的流阻比系数；4）根据实验数据，进行实验数据分析，探究实验参数变化时，流阻比系数变化规律，得出流体的微观流动特性参数。

5 实验数据在实验中，调节不同的参数，实现不同的实验条件，测量得到流量和压力的数据，根据测量的实验数据，画出Flow-Pressure曲线，结果如下表1所示：实验条件实测压力(MPa) 实测流量（M3/h）流阻比(MPa/m3/h)条件1 0.39 0.159 0.80条件2 0.51 0.159 1.06条件3 0.62 0.159 1.29条件4 0.68 0.159 1.41条件5 0.80 0.159 1.64表1 实验结果图2 Flow-Pressure曲线图6 结论1）根据上述的实验结果，可以发现，随着压力和流量的增加，流阻比也相应地增大；2）通过分析实验数据，可以获得一定的规律性的微观流动特性数据，即通过把不同的实验参数变量并入方程式中，可以根据需要精确地预测不同条件下，流体流动时的压力和流量变化规律；3）该测试结果可以作为设计管路时流体传热特性和流动特性的参考，更好地掌握管路中流体的流动特性。

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λ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ξ。

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)/(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：ρρff P P P h ∆=-=21 （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）22u d l h fP f λρ==∆ （2）整理（1）（2）两式得22u P l d f∆⋅⋅=ρλ （3） μρ⋅⋅=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 / m3；-μ流体的粘度，N·s / m2。

-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，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。

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15、16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。

化工原理实验报告—流体流动阻力测定实验班级： 031112班小组：第六组指导老师：刘慧仙组长：陈名组员：魏建武曹然实验时间： 2013年10月18日目录一、实验内容 (1)二、实验目的 (1)三、实验基本原理 (1)1.直管阻力 (1)2.局部阻力 (3)四、实验设计 (3)1.实验方案 (3)2.测试点及测试方法 (3)原始数据 (3)测试点 (4)测试方法 (4)3.控制点及调节方法 (4)4.实验装置和流程设计 (4)主要设备和部件 (4)实验装置流程图 (4)五、实验操作要点 (5)六、实验数据处理和结果讨论分析 (6)实验数据处理 (6)1.实验数据记录表 (6)2.流体直管阻力测定实验数据整理表 (7)3.流体局部阻力测定实验数据整理表 (8)4.计算示例。

(9)结果讨论分析 (10)七、思考题 (11)实验一流体流动阻力的测定实验一、实验内容1.测定流体在特定材质和的直管中流动时的阻力摩擦系数，并确定和之间的关系。

2.测定流体通过阀门时的局部阻力系数。

二、实验目的1.了解测定流体流动阻力摩擦系数的工程定义，掌握测定流体阻力的实验方法。

2.测定流体流径直管的摩擦阻力和流经管件或局部阻力，确定直管阻力摩擦系数与雷诺数之间的关系。

3.熟悉压差计和流量计的使用方法。

4.认识组成管路系统的各部件、阀门并了解其作用。

三、实验基本原理流体管路是由直管、管件（如三通、肘管、弯头）、阀门等部件组成。

流体在管路中流动时，由于黏性剪应力和涡流的作用，不可避免地要消耗一定的机械能，流体在直管中流动的机械能损失为直管阻力；而流体通过阀门、管件等部件时，因流动方向或流动截面的突然改变导致的机械能损失称为局部阻力。

在化工过程设计中，流体流动阻力的测定或计算，对于确定流体输送所需推动力的大小，例如泵的功率、液位或压差，选择适当的输送条件都有不可或缺的作用。

1.直管阻力流体在水平的均匀管道中稳定流动时，由截面1流动至截面2的阻力损失表现为压力的降低，即①由于流体分子在流动过程中的运动机理十分复杂，影响阻力损失的因素众多，目前尚不能完全用理论方法来解决流体阻力的计算问题，必须通过实验研究掌握其规律。

化工原理实验数据处理 (3)流体机械能转换的实验数据记录21h h 、段截面连续性方程验证31h h 、段压头损失与流速的关系`流量L/h h1/cm h2/cm h3/cm h4/cm h5/cm h6/cm 0 102.3 102.2 102.4 44.6 44.5 44.7 160 102 101.4 101.7 36.6 35.6 36.4 350 101.3 98.5 100.5 34.9 34.4 34.8 500 100.8 90.9 99.4 33.7 32.7 33.6 700 99.7 87.3 97.2 30.5 29.4 30.4 850 98.1 79.1 94.7 27.8 25.7 27.1 900 98.3 77.1 94.2 26.3 24.9 26.2 110096.668.191.523.521.223.4序号 流量L/h 流速1(m/s) 流速2(m/s) )/(3211s m d u )/(3222s m d u1 0 0.0000 0.1400 0.0000 0.24732 160 0.0629 0.3487 0.4444 0.61583 350 0.1376 0.7535 0.9722 1.33084 500 0.1966 1.4068 1.3890 2.48475 700 0.2752 1.5831 1.9444 2.79616 850 0.3342 1.9585 2.3611 3.45927 900 0.3539 2.0689 2.5000 3.6545 811000.43252.40273.05564.2444序号 流量L/h 流速1(m/s) h1/cm h3/cm 压头损失/cm 1 0 0.0000 102.3 102.4 -0.1 2160 0.0629102101.70.343h h 、段压头损失及位能变化与流速的关系3 350 0.1376 101.3 100.5 0.84 500 0.1966 100.8 99.4 1.45 700 0.2752 99.7 97.2 2.56 850 0.3342 98.1 94.7 3.4 7 900 0.3539 98.3 94.2 4.18 1100 0.4325 96.6 91.5 5.1序号 流量L/h 流速1(m/s) h3/cm h4/cm 压头损失/cm 1 0 0.0000 102.4 44.6 57.8 2 160 0.0629 101.7 36.6 65.1 3 350 0.1376 100.5 34.9 65.6 4 500 0.1966 99.4 33.7 65.7 5 700 0.2752 97.2 30.5 66.7 6 850 0.3342 94.7 27.8 66.9 7 900 0.3539 94.2 26.3 67.9 81100 0.432591.523.568.054h h 、段雷诺数与流体阻力系数的关系序号 流量L/h 流速1(m/s) h4/cm h5/cm 压力损失/cm 雷诺数 摩擦系数1 0 0.0000 44.6 44.5 0.10 0.0000 2 160 0.0629 36.6 35.6 1.0 1772 5.0551 3 350 0.1376 34.9 34.4 0.5 3876 0.5282 4 500 0.1966 33.7 32.7 1.0 5538 0.5174 5 700 0.2752 30.5 29.4 1.1 7752 0.2905 6 850 0.3342 27.8 25.7 2.1 9414 0.3760 7 900 0.3539 26.3 24.9 1.4 9968 0.2236 811000.432523.521.22.3121820.245965h h 、段管道平均流速与中心流速的关系序号 流量L/h 流速1(m/s) h5/cm h6/cm 压力损失/cm 中心流速U/(m/s)1 0 0.0000 44.5 44.7 0.2 0.1980 2 160 0.0629 35.6 36.4 0.8 0.39603 350 0.1376 34.4 34.8 0.4 0.2800 4 500 0.1966 32.7 33.6 0.9 0.42005 700 0.2752 29.4 30.4 1.0 0.44276 850 0.3342 25.7 27.1 1.4 0.5238 7 900 0.3539 24.9 26.2 1.3 0.5048 811000.432521.223.42.20.6567五实验数据分析本实验所得的实验结果存在巨大误差，与实际生产生活实际很不相符，精确度不准确，主要产生误差的地方有：流体未处于稳态过程，波动性很大，影响实验结果；由于波动性很大，以至于操作人员读数的不缺定性，引起很大的实验结果误差；实验装置本身的误差。

化工原理实验报告实验名称：流体流动阻力测定班级：化实1101学号：2011011499*****同组人：陈文汉，黄凤磊，杨波实验日期：2013.10.24一、报告摘要通过测定阀门在不同的开度下的流体流量v q ，以及测定已知长度l 和管径d 的光滑直管和粗糙直管间的压差p ∆，根据公式22u l p d ρλ∆=，（其中ρ为实验温度下流体的密度）；流体流速24d q u v π=，以及雷诺数μρdu =Re （μ为实验温度下流体粘度），得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re 下的λ值，并通过作Re -λ双对数坐标图，以得出两者的关系示意曲线，以及和光滑管遵循的Blasius 关系式比较关系，并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数。

由公式222121pu uρζ∆+=-可求出突然扩大管的局部阻力系数，以及由Re 64=λ求出层流时的摩擦阻力系数λ，再和雷诺数Re 作图得出层流管Re -λ关系曲线。

二、实验目的及任务1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法；2、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ；3、测定层流管的摩擦阻力系数λ；4、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数；5、将所得光滑管的λ-Re 方程与Blas ius 方程相比较。

三、实验原理1、不可压缩液体在圆形直管中做稳定流动时，由于粘性和旋流作用产生摩擦阻力，流体在流过突然扩大，弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。

影响流体的阻力因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定条件下具有普遍意义的结果。

直管阻力损失函数：f （hf ，ρ，μ， l ，d ，ε, u ）=0 应用量纲分析法寻找h f （ΔP /ρ）与各影响因素间的关系 1）影响因素物性：ρ，μ 设备：l ，d ，ε 操作：u （p,Z ） 2）量纲分析ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]， l [L] ，d [L]，ε[L]，u [LT -1]， h f [L 2 T -2]3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ） d ，u ，ρ（l ，u ，ρ等组合也可以） 4）无量纲化非基本变量μ：π1＝μρa u b d c [M 0L 0T 0] =[ML -1 T -1][ML -3]a [LT -1]b [L]c ⇒ a=-1,b=-1,c=-1 变换形式后得：π1＝ρud /μl: π2＝l/d ε: π3＝ε/d h f : π4＝h f /u 2 5）原函数无量纲化0,,,2=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛d l d du u h F f εμρ 6）实验22,22u d l u dl d du h f ⋅=⋅⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=λεμρϕ 摩擦系数：()d εϕλRe,= 层流圆直管（Re<2000）：λ=φ（Re ）即λ=64/Re 湍流水力学光滑管（Re>4000）：λ=0.3163/Re0.25湍流普通直管（4000<Re<临界点）：λ=φ（Re,ε/d ）即⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=λελRe 7.182log 274.11d湍流普通直管（Re>临界点）：λ=φ（ε/d ）即⎪⎭⎫ ⎝⎛-=d ελ2log 274.11对于粗糙管，λ与Re 的关系均以图来表示2、局部阻力损失函数22u h f ζ= 局部阻力系数：（局部结构）ϕζ=考虑流体阻力等因素，通常管道设计液速值取1～3m/s ，气速值取10～30m/s 。

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 gu g P Z H g u g P Z 2222ρρ （1） ()出入入出入出入出-+-+-+-=f H gu 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：()gu 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PP -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。

实验一．单向流动阻力测定
实验数据处理要求
1. 计算不同流量下的流速，雷诺数，直管摩擦阻力系数
2. 在双对数坐标上关联λ和Re 之间的关系
3. 对实验结果进行分析讨论，讨论λ和Re 之间的关系，根据所标绘的曲线引伸推测一下管路
的粗糙程度，根据实验结果从中得到了那些结论
4. 对数据进行必要的误差分析，评价一下数据和结果的误差，并分析其原因
实验二．离心泵性能测定实验
数据处理要求
1. 计算整理数据后， 在普通坐标纸上画出泵的特性曲线，标出适宜操作区
2. 在可能的情况下，找出曲线的数学经验式
3. 绘出管路特性曲线
4. 对实验进行必要的误差分析，评价数据与结果，并分析原因
实验三 气-汽对流传热综合实验装置
实验数据处理
1. 在双对数坐标上绘出4.0/N r u P ～e R 关系图
2.用线性回归法求出流体在光滑管和强化管内流动时4.0/N r u P ～e R 的关联式
3.计算不同流量下换热器的传热平均温度差，总传热面积，传热速率及换热器总传热系数
实验四. 雷诺实验
计算雷诺准数，根据观察现象找出雷诺准数与流型之间的关系
实验五 能量转换实验
根据实验结果比较各截面的静压头、动压头和位压头之间的变化，能得到什么样的结论？
实验六 干燥实验
绘制含水率—时间的干燥曲线图及干燥速率—含水率的干燥速率曲线图。

一、实验目的1. 理解流体力学的基本原理，掌握流体流动的基本规律。

2. 学习流体阻力计算方法，了解流体流动中的能量损失。

3. 掌握实验装置的操作方法，提高实验技能。

4. 分析实验数据，验证流体力学理论。

二、实验原理流体阻力是流体在流动过程中受到的阻碍作用，主要分为直管沿程阻力和局部阻力。

直管沿程阻力主要与流体的粘度、流速、管径和管长有关；局部阻力主要与流体的流速、管件形状和尺寸有关。

三、实验装置与流程1. 实验装置：流体阻力实验装置包括进水阀、光滑管、粗糙管、阀门、流量计、压力计等。

2. 实验流程：（1）打开进水阀，调节流量，使流体在光滑管中流动。

（2）测量光滑管上下游的压力差，计算直管沿程阻力。

（3）关闭进水阀，打开阀门，使流体流经粗糙管。

（4）测量粗糙管上下游的压力差，计算局部阻力。

（5）改变流量，重复上述步骤，得到不同流量下的阻力数据。

四、实验步骤1. 准备实验装置，连接好各部分管道。

2. 调节进水阀，使流体在光滑管中流动，测量光滑管上下游的压力差。

3. 记录实验数据，包括流量、压力差、温度等。

4. 关闭进水阀，打开阀门，使流体流经粗糙管。

5. 测量粗糙管上下游的压力差，记录实验数据。

6. 改变流量，重复步骤2-5，得到不同流量下的阻力数据。

五、实验数据与分析1. 光滑管沿程阻力计算：根据实验数据，计算不同流量下的摩擦系数和雷诺数，绘制摩擦系数与雷诺数的关系曲线。

通过对比实验数据与理论公式，验证流体力学理论。

2. 局部阻力计算：根据实验数据，计算不同流量下的局部阻力系数，分析局部阻力系数与流量的关系。

通过对比实验数据与理论公式，验证流体力学理论。

六、实验结果与讨论1. 光滑管沿程阻力实验结果：实验结果表明，摩擦系数与雷诺数呈线性关系，验证了流体力学理论。

随着雷诺数的增加，摩擦系数逐渐减小，符合流体力学理论。

2. 局部阻力实验结果：实验结果表明，局部阻力系数与流量呈非线性关系，随着流量的增加，局部阻力系数逐渐减小。

实习指导实验一流体流动阻力测定实验一、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掌握不同流量下摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系及其变化规律。

⒊学习压差传感器测量压差，流量计测量流量的方法。

⒋掌握对数坐标系的使用方法。

二、实验内容⒈测定既定管路内流体流动的摩擦阻力和直管摩擦系数λ。

⒉测定既定管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间关系曲线和关系式。

三、实验原理流体在圆直管内流动时，由于流体的具有粘性和涡流的影响会产生摩擦阻力。

流体在管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。

h==λ=R e= f式中：管径，m ；直管阻力引起的压强降，Pa；管长，m；管内平均流速，m / s；流体的密度，kg / m3；流体的粘度，N·s / m2。

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。

所以与流速u（流量V）之间的关系。

本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降△Pf根据实验数据和式6-2可以计算出不同流速（流量V）下的直管摩擦系数λ，用式6-3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。

四、实验流程及主要设备参数：1.实验流程图:见图1水泵8将储水槽9中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力,或经7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18或空气—水倒置∪型管10来测量。

2．主要设备参数：被测光滑直管段:第一套管径 d—0.01 (m) 管长 L—1.6(m) 材料: 不锈钢管第二套管径 d—0.095 (m) 管长 L—1.6(m) 材料: 不锈钢管被测粗糙直管段:第一套管径 d—0.01 (m) 管长 L—1.6(m) 材料: 不锈钢管第二套管径 d—0.0095 (m) 管长 L—1.6(m) 材料: 不锈钢管2.被测局部阻力直管段: 管径 d—0.015(m) 管长 L—1.2(m) 材料: 不锈钢管3.压力传感器:型号:LXWY 测量范围: 200 KPa压力传感器与直流数字电压表连接方法见图24.直流数字压差表:型号: PZ139 测量范围: 0 ～ 200 KPa5.离心泵:型号: WB70/055 流量: 8(m3／h) 扬程: 12(m)电机功率: 550(W)6.玻璃转子流量计:型号测量范围精度LZB—40 100～1000(L／h) 1.5LZB—10 10～100(L／h) 2.5五、实验方法1.向储水槽内注水,直到水满为止。

1流体流动阻力测定实验指导书2流体流动阻力的测定一、实验目的1．掌握测定流体流经直管、管件和阀门时阻力损失的一般实验方法。

2．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。

3．测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。

4．学会倒U 形压差计和涡轮流量计的使用方法。

5．识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、基本原理流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）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机械能损失称为直管阻力损失。

流体通过管件、阀门时因流体运动方向和速度大小改变所引起的机械能损失称为局部阻力损失。

1．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： 2221u d l p p p h ff λρρ=-=∆=（1）即， 22lu p d fρλ∆= （2）式中： λ —直管阻力摩擦系数，无因次；d —直管内径，m ；f p ∆—流体流经l 米直管的压力降，Pa ；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/m 3；l —直管长度，m ；u —流体在管内流动的平均流速，m/s 。

3滞流(层流)时，Re 64=λ （3） μρdu =Re （4） 式中：Re —雷诺准数，无因次；μ —流体粘度，kg/(m·s)。

湍流时λ是雷诺准数Re 和相对粗糙度（ε/d ）的函数，须由实验确定。

由式（2）可知，欲测定λ，需确定l 、d ，测定f p ∆、u 、ρ、μ等参数。

l 、d 为装置参数（装置参数表格中给出）， ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得， u 通过测定流体流量，再由管径计算得到。

例如本装置采用涡轮流量计测流量，V ，m 3/h 。

2900dVu π=(5) f p ∆可用U 型管、倒置U 型管、测压直管等液柱压差计测定，或采用差压变送器和二次仪表显示。

化工原理第一章流体流动第一章 流体流动一、流体流动的数学描述在化工生产中，经常遇到流体通过管道流动这一最基本的流体流动现象。

当流体在管内作稳定流动时，遵循两个基本衡算关系式，即质量衡算方程式和机械能衡算方程式。

质量衡算方程式在稳定的流动系统中，对某一划定体积而言，进入该体积的流体的质量流量等于流出该体积的质量流量。

如图1—1所示，若取截面1—1′、2—2′及两截面间管壁所围成的体积为划定体积，则ρρρuA A u A u ==222111 (1-1a)对不可压缩、均质流体(密度ρ＝常数)的圆管内流动，上式简化为2221211ud d u d u == (1-1b)机械能衡算方程式在没有外加功的情况下，流动系统中的流体总是从机械能较高处流向机械能较低处，两处机械能之差为流体克服流动阻力做功而消耗的机械能，以下简称为阻力损失。

如图1—1所示，截面1—1′与2—2′间单位质量流体的机械能衡算式为f 21w Et Et += (1-2)式中 221111u p gz Et ++=ρ，截面1—1′处单位质量流体的机械能，J ／kg ；222222u p gz Et ++=ρ，截面2—2′处单位质量流体的机械能，J ／kg ；∑⎥⎦⎤⎢⎣⎡∑+∑=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛∑+=2)(222f u d l l u d l w e λζλ，单位质量流体在划定体积内流动时的总阻力损失，J ／kg 。

其中，λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε / d 的函数，即⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=d du εμρφλ,。

上述方程式中，若将Et 1、Et 2、w f 、λ视为中间变量，则有z 1、z 2、p 1、p 2、u 1、u 2、d 1、d 2、d 、u 、l 、∑ζ(或∑l e )、ε、ρ、μ等15个变量，而独立方程仅有式(1-1)(含两个独立方程)、式(1-2)三个。

因此，当被输送流体的物性(ρ，μ)已知时，为使方程组有唯一解，还需确定另外的10个变量，其余3个变量才能确定。