实验二：阀门局部阻力系数的测定

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。

局部阻力损失实验报告局部阻力损失实验报告局部阻力损失实验前言：工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。

为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。

管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失，合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。

但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂，根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差，一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。

在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。

例如，流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。

因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。

此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。

摘要：本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数，用四点法量测量收缩段的局部阻力系数，然后与圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式中的经验值进行对比分析，从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。

进而加深对局部阻力损失的理解。

三、实验原理写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得：1．突然扩大采用三点法计算，下式中实测hje?[(Z1?p1hf1?2由hf2?3按流长比例换算得出。

p2)?)?12g2]?[(Z2?22g2hf12]ehje/12g2理论?e?(1A1A22)hjee,12g22．突然缩小采用四点法计算，下式中B点为突缩点，换算得出。

实验二 雷 诺 数 实 验一、 实验目的1、 观察液体在不同流动状态时流体质点的运动规律2、 观察流体由层流变紊流及由紊流变层流的过度过程3、 测定液体在圆管中流动时的下临界雷诺数2c e R二、 实验原理及实验设备流体在管道中流动，由两种不同的流动状态，其阻力性质也不同。

雷诺数的物理意义，可表征为惯性力与粘滞力之比。

在实验过程中，保持水箱中的水位恒定，即水头H 不变。

如果管路中出口阀门开启较小，在管路中就有稳定的平均速度v ，微启红色水阀门，这是红色水与自来水同步在管路中沿轴线向前流动，红颜色水呈一条红色直线，其流体质点没有垂直于主流方向的横向运动，红色直线没有与周围的液体混杂，层次分明地在管路中流动。

此时，在流速较小而粘性较大和惯性力较小的情况下运动，为层流运动。

如果将出口阀门逐渐开大，管路中的红色直线出现脉动，流体质点还没有出现相互交换的现象，流体的流动呈临界状态。

如果将出口阀门继续开大，出现流体质点的横向脉动，使红色线完全扩散与自来水混合，此时流体的流动状态微紊流运动。

图1雷诺数实验台示意图1.水箱及潜水泵2.接水盒3. 上水管4. 接水管5.溢流管6. 溢流区7.溢流板8.水位隔板9. 整流栅实验管 10. 墨盒 11. 稳水箱 12. 输墨管 13. 墨针 14.实验管15.流量调节阀雷诺数表达式e v dR ν⋅=，根据连续方程：A=v Q ，Qv A=流量Q 用体积法测出，即在Δt 时间内流入计量水箱中流体的体积ΔV 。

tVQ ∆=42d A π=式中：A —管路的横截面积；d —实验管内径；V —流速；ν—水的粘度。

三、实验步骤1、准备工作：将水箱充满，将墨盒装上墨水。

启动水泵，水至经隔板溢流流出，将进水阀门关小，继续向水箱供水，并保持溢流，以保持水位高度H 不变。

2、缓慢开启阀门7，使玻璃管中水稳定流动，并开启红色阀门9，使红色水以微小流速在玻璃管内流动，呈层流状态。

3、开大出口阀门15，使红色水在玻璃管内的流动呈紊流状态，在逐渐关小出口阀门15，观察玻璃管中出口处的红色水刚刚出现脉动状态但还没有变为层流时，测定此时的流量。

实验二阀门局部阻力系数的测定
默认分类 2009-11-24 12:07 阅读79 评论0
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1 实验目的
1）测定阀门不同开度时的阻力系数。

2）掌握局部阻力系数的测定方法。

2 实验原理
对Ⅰ,Ⅳ两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失与2(I1+I2)长度上沿程水头损失之和，用hw1表示，则有下式：同理对Ⅱ,Ⅲ两断面列能量方程式，可求得阀门局部水头损失与L+L2长度上的沿程水头损失之和，用hw2表示：
所以阀们的局部水头损失应为
亦
所以阀门的局部阻力系数应为：
式中：为管道断面的平均流速。

3 实验步骤
1.打开电源开关，切换到阀门阻力系数测定工况。

2. 进水阀门完全打开（第4根管），使实验管路充满水。

排出管内的空气，
3. 把进水阀门完全打开，待水流稳定以后，记录一定时间水的体积和压差计的读数；
4. 按实验点分布规律有计划地逐次关小进水阀门，共量测10组不同流量及压差；
5. 实验完毕后，关闭进水阀门，关闭电源。

6. 处理计算数据，绘制图线。

阀门局部阻力系数的测定一、 实验目的（1）掌握管道沿程阻力系数和局部阻力系数的测定方法。

（2）了解阻力系数在不同流态，不同雷诺数下的变化情况。

（3）测定阀门不同开启度时（全开、约30°、约45°三种）的阻力系数。

（4）掌握三点法、四点法量测局部阻力系数的技能。

二、实验仪器图1实验仪器简图1． 水箱2.供水管3. 水泵开关4. 进水阀门5．细管沿程阻力测试段6.突扩7.粗管沿程阻力测试段8.突缩9.测压管10.实验阀门 11．出水调节阀门 12．计量箱 13．量筒14．回水管15.实验桌三、阀门阻力实验原理图2 阀门的局部水头损失测压管段对1、4两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及2（L 1+ L 2）长 度上的沿程水头损失，以h w1表之，则1411h p p h w ∆=-=γ对2、3两断面列能量方程式，可求得阀门的局部水头损失及（L 1+ L 2）长 度上的沿程水头损失，以h w2表之，则2322h p p h w ∆=-=γ∴阀门的局部水头损失h 1应为：1212h h h ∆-∆=亦即 12222h h gv ∆-∆=ζ∴阀门的局部水头损失系数为：2122)2(vg h h ∆-∆=ζ 式中v 为管道的平均流速 四、实验步骤及要求（1）本实验共进行三组实验：阀门全开、开启30°、开启45°，每组实验做三个实验点。

（2）开启进水阀门，使压差达到测压计可量测的最大高度。

（3）测读压差，同时用体积法量测流量 （4）每组三个实验点的压差植不要太接近 （5）绘制d=f （ζ）曲线。

（五）问题讨论：（1）同一开启度，不同流量下，ζ值应为定值抑或变值，何故？ （2）不同开启度时，如把流量调至相等，ζ值是否相等？ （六）绘图：流量读数全开15cm 43 58.6 63.2 75.1 76.3 72.2 72.0 13cm 29.5 42.8 46.4 55.5 56.3 53.2 53.1 3010cm 18.6 71.8 74.1 80.2 80.6 78.5 78.58.5cm 13.2 51.3 53.1 57.4 57.8 56.8 56.9 60 4.5cm 2 87 87.5 88.6 88.7 88.4 89.13cm 14.2 53.5 53.7 54.1 54.2 54.1 54.2。

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。

实验三 管路阻力的测定一、实验目的1.学习管路阻力损失h f ，管子摩擦系数λ及管件、阀门的局部阻力系数ζ的测定方法，并通过实验了解它们的变化，巩固对流体阻力基本理论的认识；2.测定直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系；3.测定管件、阀门的局部阻力系数。

二、基本原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会产生流体阻力损失。

流体在流动时的阻力有直管摩擦阻力（沿程阻力）和局部阻力（流体流经管体、阀门、流量计等所造成的压力损失。

1.λ－Re 关系的测定：流体流经直管时的阻力损失可用下式计算：22u d L h f⋅=λ；－直管阻力损失，式中：kg J h f / L －直管长度，m ；d －直管内径，m ； u －流体的流速，m/s ； λ－摩擦系数，无因次。

已知摩擦系数λ是雷诺数与管子的相对粗糙度（△/d ）的函数，即λ＝（Re ,△/d ）。

为了测定λ－Re 关系，可对一段已知其长度、管径及相对粗糙度的直管，在一定流速（也就是Re 一定）下测出阻力损失，然后按下式求出摩擦系数λ：为：对于水平直管，上式变：可根据伯努利方程求出阻力损失＝2)(2222121212uu p p g Z Z h h u L d h f f f-+-+-=⋅ρλρ21p p h f -=J/kg其中，21p p -为截面1与2间的压力差，Pa ；ρ流体的密度，kg/m 3。

用U 形管压差计测出两截面的压力，用温度计测水温，并查出其ρ、μ值，即可算出h f ，并进而算出λ。

由管路上的流量计可知当时的流速，从而可计算出此时的Re 数；得到一个λ－Re 对应关系，改变不同的流速，有不同的Re 及λ，可得某相对粗糙度的管子的一组λ－Re 关系。

以λ为纵坐标，Re 为横坐标，在双对数坐标纸上作出λ－Re 曲线，与教材中相应曲线对比。

2.局部阻力系数ζ的测定流体流经阀门、管件（如弯头、三通、突然扩大或缩小）时所引起的阻力损失可用下式计算：22u h f ζ= J/kg式中ζ即为局部阻力系数。

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。

局部阻力损失的计算1阻力系数法ξ阻力系数法的基本原理是通过实验获取不同局部结构的阻力系数，并根据局部结构的特征和流体的特性，将阻力系数法应用于局部阻力损失的计算。

一、阻力系数的定义阻力系数（或称为局部阻力系数）是指在单位长度的管道或局部结构上单位流体速度下，单位长度的局部阻力损失与流体的动力压力之比。

阻力系数通常用希腊字母ξ表示，其计算公式为ξ=(Δp/(ρgL))*(D/A)^2，其中Δp为局部阻力损失、ρ为流体密度、g为重力加速度、L为管道或局部结构的长度、D为管道或局部结构的直径、A为流通面积。

二、常见局部结构的阻力系数1.突变结构：当管道因突然变径或条件变化引起流速的突变时，一般会产生局部阻力损失。

突变结构的阻力系数一般按实验方法进行测定。

2. 弯头（Bend）：当管道发生曲线时，由于曲线半径较小，流体流速增大，从而产生局部阻力损失。

弯头的阻力系数一般根据实验数据和理论计算得到。

3. 阀门（Valve）：阀门的阻力系数是衡量阀门开启程度对流体流动的阻力影响大小的指标。

通常，阀门的阻力系数由制造商提供，也可以根据实验数据进行测定。

4. 突出物（Protrusion）：当管道中存在突出物时，如螺纹、法兰等，会引起局部阻力损失。

突出物的阻力系数一般根据实验数据进行测定。

5. 收缩孔（Contraction）：当管道中存在收缩孔时，由于截面变小，流体流速增大，从而产生局部阻力损失。

收缩孔的阻力系数一般根据实验数据和理论计算得到。

6. 扩张孔（Expansion）：当管道中存在扩张孔时，由于截面变大，流体流速减小，从而产生局部阻力损失。

扩张孔的阻力系数一般根据实验数据和理论计算得到。

三、阻力系数法的应用根据局部结构的特征和流体的特性，可以计算不同局部阻力损失的阻力系数，并将局部阻力损失转化为阻力系数的形式进行计算。

具体步骤如下：1.根据实验数据或理论计算，获取不同局部结构的阻力系数。

2.根据流体的流速、密度和管道或局部结构的特征，计算出局部结构的局部阻力损失。