流体流动阻力和孔板流量计孔流系数的测定

数据处理计算过程举例以第四组为例1、孔板流量计性能测定（1）流体粘度μ=0.000001198+EXP(1972.53/(273.15+27.7))=0.695×10-3（Pa·s）（2）流体密度ρ=-0.003589285×27.72-0.0872501×27.7+1001.44 =996.1（kg·m3）（3）流体流量qv=6.0（m3÷h)÷3600（s）=1.67×10-3(m3÷s)(4)因流速u=qv÷A=qv÷(3.14×d²÷4)=1.67×10－3÷（3.14×（0.0262）÷4=3.14（m·s）(5)因qv =C×A×√（2ΔP÷ρ）则孔流系数C0=qv/((A×√（2ΔP/ρ))=1.67×10-3/[(3.14×0.0172÷4)×√(2×36.2×1000÷996.1)] =0.862(6)雷诺数Re=d×u×ρ÷μ=0.026×1.67×996.1÷(0.695×10-3)=1170882、文丘里流量计性能测定（1）流体粘度μ=0.000001198+EXP(1972.53/(273.15+29.8))=0.673×10-3（Pa·s）（2）流体密度ρ=-0.003589285×29.82-0.0872501×29.8+1001.44=995.7（kg·m3）（3）流体流量qv=6.9（m3·h)÷3600（s）=1.92×10-3(m3÷s)(4)因流速u=qv ÷A=qv÷(3.14×d²÷4)=1.92×10－3÷（3.14×（0.0262）÷4 =3.61（m·s）(5)因qv =Cv×A×√（2ΔP÷ρ）则孔流系数Cv =qv/((A×√（2ΔP/ρ))=1.92×10-3/[(3.14×0.0152÷4)×√(2×6.0÷995.7)]=0.998(7)雷诺数Re=d×u×ρ÷μ=0.026×1.67×996.1÷(0.695×10-3)=139023 3、转子流量计性能测定涡轮流体流量qv=2.3（m3·h)÷3600（s）=6.39×10-4(m3·s) 流体密度ρ=-0.003589285×25.82-0.0872501×25.8+1001.44=996.8（kg·m3）校正后转子流量：由公式qv ’/qv=√[ρ(ρf-ρ’)]÷√[ρ’(ρf-ρ)]=2.2×√[996.779(7900-996.8)]÷√[996.8(7900-996.779)]÷3600 =6.1×10-4 (m3·s）4、用最大误差法对节流式流量计的流量系数进行误差估算和分析。

姓名：陈蔚婷 学号：1363115 班级：13级食安1班实验一：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?。

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 w ff λρρ=-=∆= （1） 即，22lu p d f ρλ∆=（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 w —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 。

滞流(层流)时，Re64=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。

2．局部阻力系数? 的测定局部阻力损失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造成的机械能损失看作与某一长度为e l 的同直径的管道所产生的机械能损失相当，此折合的管道长度称为当量长度，用符号e l 表示。

流体流动阻力的测定实验报告流体流动阻力的测定17321001 1120162761 王晓鸽一、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. 学会流量计和压差计的使用方法。

5. 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、实验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：?pfp1?p2lu2hf===λ 即，2d?pfλ= 式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次；d—直管内径，m；?pf—流体流经l米直管的压力降，Pa；hf—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/m3；l—直管长度，m；u—流体在管内流动的平均流速，m/s。

层流流时，64λ= 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验确定。

欲测定λ，需确定l、d，测定?pf、u、ρ、μ等参数。

l、d 为装置参数，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。

?pf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。

求取Re和λ后，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。

2．局部阻力系数ξ的测定局部阻力损失通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。

本实验采用阻力系数法。

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，局部阻力的这种计算方法，称为阻力系数法。

即：fhf′==ξ因此，2?pf′ξ=式中：ξ—局部阻力系数，无因次；?pf′－局部阻力压强降，Pa；ρ—流体密度，kg/m3；u—流体在管内流动的平均流速，m/s。

离心泵性能测定实验一、实验目的：1、了解离心泵的构造，掌握其操作和调节方法；2、测量离心泵在恒定转数下的特性曲线，并确定其最佳工作范围；3、测量管路特性曲线及双泵并联时特性曲线；4、了解工作点的含义及确定方法；5、测定孔板流量计孔流系数C 0与雷诺数Re 的关系（选做）。

二、基本原理：1、离心泵特性曲线测定离心泵的特征方程是从理论上对离心泵中液体质点的运动情况进行分析研究后，得出的离心泵压头与流量的关系。

离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式和转数的影响，故在实际工作中，其内部流动的规律比较复杂，实际压头要小于理论压头。

因此，离心泵的扬程尚不能从理论上作出精确的计算，需要实验测定。

在一定转数下，泵的扬程、功率、效率与其流量之间的关系，即为特性曲线。

泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得：He = H压力表+ H 真空表+ H 0 [ m ] 其中：H 真空表，H 压力表分别为离心泵进出口的压力 [ m ]； H0为两测压口间的垂直距离，H 0= 0.3m 。

N 轴= N 电机?η电机?η传动 [ kw ]其中：η电机—电机效率，取0.9；η传动—传动装置的效率，取 1.0；102HeQ N [ kw ]因此，泵的总效率为：轴N Ne2、孔板流量计孔流系数的测定孔板流量计孔板孔径处的流速u 0可以简化为：u 0=C 0（2gh ）1/2根据u 0和S 0，即可算出流体的体积流量Vs 为：Vs=u 0S 0=C0S 0（2gh ）1/2或： Vs= C0S 0（2△p/ρ）1/2式中Vs ——流体的体积流量，m 3/s ；△p ——孔板压差，Pa ；S 0——孔口面积，m 2；ρ——流体的密度，kg/m 3；C 0——孔流系数。

孔流系数的大小由孔板锐孔的形状、测压口的位置、孔径与管径比和雷诺数共同决定，具体数值由实验确定。

当d0/d1一定，雷诺数Re超过某个数值后，C0就接近于定值。

通常工业上定型的孔板流量计都在C0为常数的流动条件下使用。

流体流动阻⼒的测定⼀、实验⽬的1、掌握层流流体经直路和管件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λ与雷诺准数Re 的关系。

3、测定流体流经闸阀等管件时的局部阻⼒系数ξ。

4、学会压差计和流量计的使⽤⽅法。

5、观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作⽤。

⼆、实验原理1、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 =ρfP ?=22u d l λ(1-1)λ=22u P l d fρ (1-2) Re =µρu 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。

2、局部阻⼒系数ζ的测定22'u P h ff ζρ=?=' (1-4)2'2uP f ?????? ?=ρζ (1-5) 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1-1 局部阻⼒测量取压⼝布置图局部阻⼒引起的压强降'f P ? 可⽤下⾯的⽅法测量：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，在其上、下游开两对测压⼝a-a'和b-b'，见图1-1，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'之间列⽅程式： P a －P a ＇=2△P f ，a b +2△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f (1-6) 在b-b'之间列⽅程式： P b －P b ＇=△P f，bc +△P f ，b ＇c ＇+△P ＇f=△P f ，a b +△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f (1-7) 联⽴式(1-6)和(1-7)，则：'f P ?=2(P b －P b ＇)－(P a －P a ＇)为了实验⽅便，称(P b －P b ＇)为近点压差，称(P a －P a ＇)为远点压差。

实验一 流体流动阻力的测定一、 实验目的和任务1.了解流体流过管路系统的阻力损失的测定方法；2.测定流体流过圆形直管的阻力，确定摩擦系数λ与流体Re 的关系；3.测定流体流过管件的阻力，局部阻力系数ξ；4.学会压差计和流量计的使用方法；5.识别管路中各个管件、阀门，并了解其作用； 二、实验原理流体的流动性，即流体内部质点之间产生相对位移。

真实流体质点的相对运动表现出剪切力，又称内摩擦力，流体的粘性是流动产生阻力的内在原因。

流体与管壁面的摩擦亦产生摩擦阻力，统称为沿程阻力。

此外，流体在管内流动时，还要受到管件、阀门等局部阻碍而增加的流动阻力，称为局部阻力。

因此，研究流体流动阻力的大小是十分重要的。

I ．直管摩擦系数λ测定 流体在管道内流动时，由于流体粘性作用和涡流的影响产生阻力。

阻力表现为流体的能量损失，其大小与管长、管径、流体流速等有关。

流体流过直管的阻力计算公式，常用以下各种形式表示：)2( 2gu d L H 2f λ＝或 )3( 2L P P P 221f u d ρλ＝－＝－∆ 式中h f ——以能量损失表示的阻力，J ／kg ； H f ——以压头损失表示的阻力，m 液柱； △P f ——以压降表示的阻力，N ／m 2 L ——管道长，md ——管道内径，m ；u ——流体平均流速，m/s ； P ——流体密度，kg ／m 3； λ——摩擦系数，无因次；g ——重力加速度，g 一9.81m/s 2。

．λ为直管摩擦系数，由于流体流动类型不同，产生阻力的原因也不同。

层流时流体流动主要克服流体粘性作用的内摩擦力。

湍流时除流体的粘性作用外，还包括涡流及管壁粗糙度的影响，因此λ的计算式形式各不相同。

层流时，利用计算直管压降的哈根－泊谡叶公式： )4( duL 32P P P 221f μ＝－＝－∆ 和直管阻力计算公式(3)，比较整理得到λ的理论计算式为 )5( Re64du 232＝＝ρμλ⨯ 由此式可见，λ与管壁粗糙度ε无关，仅为雷诺数的函数。

实验三 阻力实验一．实验目的：1、测定流体在直管内流动时摩擦阻力，计算摩擦系数，并在双对数坐标纸上绘出二者之间的关系曲线。

2、测定突扩管、弯头及阀门的局部阻力系数。

3、学习液位计的使用方法。

4*、测定孔板流量计的孔流系数与雷诺数Re 的关系。

带*项为教学大纲要求之外项目。

二． 基本原理：流体在管内流动时，由于流体粘性作用和涡流的影响，会产生阻力损失，其大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数等有关。

记为：（2－3－1）式中：—压头损失，m—管长，m —管径，m—流体在管内的流速，—摩擦系数，无因次。

由柏努力方程得知：流体在水平直管段做稳定流动时，阻力损失直接表现为流体的压强降，流体由截面1流到截面2所产生的阻力损失可由两端分别与这二截面相接的液位计示值测出。

即： （2－3－2）式中：—1截面的静压强，N/㎡—2截面的压强，N/㎡—两测压截面上液位计读数之差，m 。

摩擦因数受到很多因素的影响，主要与流体的流动型态密切相关，当流体在管内作滞流流动时，可以从理论上推得的计算式为：（2－3－3）当流体在管内作湍流流动时，由于流动情况复杂，不能完全用理论分析建立摩擦因素关系式，只能借助因次分析，将诸因素归并整理为准数关联式，得出如下结论：（2－3－4）e R 和雷诺准数λ090l d u λg u d l H f 22⋅=λfH l d u s mλRg p P H f ∆=-=ρ211p 2p R ∆λλe R 64=λ⎪⎭⎫ ⎝⎛=d R e εφλ,即为和管壁相对粗糙度的函数，其函数的具体关系只能通过实验方法加以确定。

对照（2－3－1），（2－3－2）式有：＝ （2－3－5）又因 （2－3－6）将（2－3－5）代入（2－3－6）得：（2－3－7）式中：Vs —水的流量，㎡/s又： （2－3－8） 实验过程中，水温变化不大，、可视为常数。

改变水的流量、测定流量和压强降，计算出和的数值，在双对数坐标纸上绘出～关系曲线。

《化工原理》实验指导书冯治宇编沈阳大学生物与环境工程学院目录实验一：雷诺实验实验二：流体沿程阻力损失的测定实验三：流体局部阻力损失的测定实验四：孔板流量计流量系数的测定实验五：离心泵特性曲线的测定课程编号：1414341课程类别：学科必修课程适用层次：本科适用专业：环境工程课程总学时：64 适用学期:第四学期实验学时：10 开设实验项目数：5撰写人：冯治宇审核人：王英刚教学院长：马德顺实验一：雷诺实验一、实验目的与要求观察层流和紊流的物理现象以及相互转换的特征，了解雷诺数的测定和计算。

实验前认真预习；实验中严格按照规定操作；实验后认真总结。

二、实验类型验证型。

三、实验原理及说明在管流动的问题中，流体的流动常受到压力、重力、粘滞力、弹性力和表面张力等各种力的影响，其中与流体关系最大的是粘滞力，即由真实流体所具有的粘性而产生的力，使得流体的流动呈现两种差异性较大的流态—层流和紊流，这两种流动现象的区别可由惯性力与粘滞力的比值体现出来。

实验中可发现，当玻璃管内流体的流动速度较小时，可以看到颜色水呈明显的直线形状（层流）；当节流阀逐渐开大颜色水开始抖动，断断续续，最后染色线扩散到整个玻璃管中。

染色线开始扩散时的流体平均速度，称为临界速度。

当流体速度超过临界速度时，流体分子的动量增加，使惯性力大于粘滞力，流体分子发生上下左右不规则的混合，这种流动称为紊流。

雷诺数计算公式：式中l为特征尺寸（m）；u为流体的平均速度（m/s）；ρ为流体密度（kg/m3）；μ为流体动力粘度（Pa﹒s）；q v为流量（m3/s）；A为管路截面积（m2）。

流态稳定性的根据雷诺数判定：R e < 2000, 层流；2000<R e < 4000, 过渡流；R e > 4000紊流。

图1 实验原理示意图当流速小时，染料自始自终均呈一直线，且不向周围扩散，称为层流；而当速度很大时，管内染料则将整支管子染色，且向周围扩散，称为紊流。