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实验二 流体流动阻力测定实验

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p f 0 gR (7)
式中：R－液柱高度，m；
0 －指示液密度，kg/m3。
根据实验装置结构参数 l、d，指示液密度 0 ，流体温度 t0(查流体物性 ρ、μ)，及实验时测定的 流量 V、液柱压差计的读数 R，通过式(5)、(6)或(7)、(4)和式(2)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 l e 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 l e 表示。这样，就可以用直管阻力的公式来计 算局部阻力损失， 而且在管路计算时可将管路中的直管长度与管件、 阀门的当量长度合并在一起计算， 则流体在管路中流动时的总机械能损失
lgλ λ 理论值 相对误差% -1.2708 0.0279 92.28 -1.6685 0.0235 8.68 -1.6906 0.0214 4.93 -1.7196 0.0200 4.75 -1.7353 0.0191 3.55 -1.7491 0.0183 2.84 -1.7636 0.0178 2.98 -1.7662 0.0171 0.19 -1.7767 0.0165 1.18 -1.7765 0.0162 3.18
得到。 例如本装置采用涡轮流量计测流量，V，m3/h。
u
V (5) 900d 2
p f 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。
（1）当采用倒置 U 型管液柱压差计时
p f gR (6)
式中：R－水柱高度，m。 （2）当采用 U 型管液柱压差计时
粗糙管 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
流量m3/h 粗糙管压差Kpa速度u u的平方 摩擦系数λ 雷诺数Re lgRe lg λ 局部阻力系数ξ 平均ξ 0.61 0.36 0.49 0.24 0.0635 15554.85 4.1919 -1.1969 0.3084 1.24 1.07 1.00 0.99 0.0457 31619.70 4.5000 -1.3401 0.2218 1.76 1.94 1.41 2.00 0.0411 44879.58 4.6520 -1.3858 0.1997 2.27 3.06 1.82 3.32 0.0390 57884.45 4.7626 -1.4089 0.1893 2.75 4.37 2.21 4.87 0.0380 70124.34 4.8459 -1.4208 0.1842 0.1986 3.19 5.76 2.56 6.56 0.0372 81344.23 4.9103 -1.4298 0.1805 3.54 6.97 2.84 8.08 0.0365 90269.15 4.9555 -1.4374 0.1773 4.09 9.23 3.28 10.78 0.0362 104294.01 5.0183 -1.4408 0.1759 4.59 11.55 3.68 13.58 0.0360 117043.89 5.0683 -1.4436 0.1748 4.88 12.99 3.92 15.35 0.0358 124438.82 5.0950 -1.4458 0.1739
读图可知，受某些因素影响，本次实验测得的摩擦系数比理论值偏小， 但实验值与理论值都随 Re 的增大而逐渐减小。另外，通过数据也可看出， 随 Re 的增大，相对误差逐渐减小。 3.闸阀在全开时的阻力系数ξ。 在实验条件下， 平均温度为 41.5℃， 查表后由内插法得������ = 1.128������������/������3 。 对于一段管路来说，其总阻力损失应为直管的摩擦阻力损失与管件的局 部阻力之和。计算式为：������������ ′ = ξ
装置参数如表 1 所示。由于管子的材质存在批次的差异，所以可能会产生管径的不同，所以表 1 中的管内径只能做为参考。
表1 名称 装置 1 局部阻力 光滑管 粗糙管 四、实验步骤 1．泵启动：首先对水箱进行灌水，然后关闭出口阀，打开总电源和仪表开关，启动水泵，待电 机转动平稳后，把出口阀缓缓开到最大。 2.实验管路选择：选择实验管路，把对应的进口阀打开，并在出口阀最大开度下，保持全流量流 动 5－10min。 3． 流量调节： 手控状态,变频器输出选择 100,然后开启管路出口阀， 调节流量， 让流量从 1 到 4m3/h 范围内变化，建议每次实验变化 0.5m3/h 左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下对应 的压差值；自控状态，流量控制界面设定流量值或设定变频器输出值，待流量稳定记录相关 数据即可。 4．计算：装置确定时，根据 P 和 u 的实验测定值，可计算 λ 和 ξ，在等温条件下，雷诺数 Re=duρ/μ=Au，其中 A 为常数，因此只要调节管路流量，即可得到一系列 λ～Re 的实验点， 从而绘出 λ～Re 曲线。 5．实验结束：关闭出口阀，关闭水泵和仪表电源，清理装置。 五、实验数据处理 根据上述实验测得的数据填写到下表： 实验日期：实验人员：学号：温度：装置号： 直管基本参数：光滑管径粗糙管径局部阻力管径 数据及处理 材质 闸阀 不锈钢管 镀锌铁管 管内径（mm） 管路号 1A 1B 1C 管内径 20.0 20.0 21.0 测量段长度 （cm） 95 100 100
h
f
为：
h
(2) u 2 d 2
(8)
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：
h f
2p f
p f
g

u2 2
(9)
故
gu 2
(10)
式中：—局部阻力系数，无因次；
1－水箱； 2－管道泵；3－涡轮流量计；4－管路选择球阀阀；5－均压阀；6－局部阻力管上闸阀； 7－连接均压环和压力变送器球阀；8－差压变送器；9－出口阀；10－排水阀； 图 1 实验装置流程示意图 2.实验流程 实验对象部分是由贮水箱，离心泵，不同管径、材质的水管，各种阀门、管件，涡轮流量计和倒 U 型压差计等所组成的。管路部分有三段并联的长直管，分别为用于测定局部阻力系数，光滑管直管 阻力系数和粗糙管直管阻力系数。测定局部阻力部分使用不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)；光滑 管直管阻力的测定同样使用内壁光滑的不锈钢管，而粗糙管直管阻力的测定对象为管道内壁较粗糙的 镀锌管。 水的流量使用涡轮流量计测量，管路和管件的阻力采用差压变送器将差压信号传递给无纸记录仪。 3．装置参数
做出������~������������曲线如下图所示，根据教材有关图线，查表知粗糙管的相对粗 糙度������ /������ = 0.006，可计算得绝对粗糙度������ = 0.01260.168������������。 摩擦系数������~������������曲线
0.0660 0.0640 0.0620 0.0600 0.0580 0.0560 0.0540 0.0520 0.0500 0.0480 0.0460 0.0440 0.0420 0.0400 0.0380 0.0360 0.0340 0.0320 0.0300 0.0280 0.00
hf
即，
p f


p1 p 2


l u2 （1） d 2
2 d p f
lu 2
（2）
式中：λ —直管阻力摩擦系数，无因次； d —直管内径，m；
p f —流体流经 l 米直管的压力降，Pa；
h f —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。 滞流(层流)时，
雷诺数Re lgRe 16591.47 4.2199 32915.34 4.5174 47365.98 4.6755 62351.82 4.7948 75732.04 4.8793 88577.05 4.9473 100619.25 5.0027 117210.72 5.0690 134337.40 5.1282 145041.58 5.1615
p f －局部阻力压强降，Pa； （本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管段的压降，直管
段的压降由直管阻力实验结果求取。 ） ρ —流体密度，kg/m3； g —重力加速度，9.81m/s2； u—流体在小截面管中的平均流速，m／s。 待测的管件和阀门由现场指定。本实验采用阻力系数法表示管件或阀门的局部阻力损失。 根据连接管件或阀门两端管径中小管的直径 d，指示液密度 0 ，流体温度 t0(查流体物性 ρ、μ)， 及实验时测定的流量 V、液柱压差计的读数 R，通过式(5)、(6)或(7)、(10)求取管件或阀门的局部阻力 系数。 三、实验装置与流程 1． 实验装置 实验装置如图 1 所示：
光滑管 序号
流量m3/h 光滑管压差Kpa速度u u的平方 摩擦系数λ 1 0.62 0.4 0.55 0.30 0.0536 2 1.23 0.63 1.09 1.18 0.0215 3 1.77 1.24 1.57 2.45 0.0204 4 2.33 2.01 2.06 4.25 0.0191 5 2.83 2.86 2.50 6.27 0.0184 6 3.31 3.79 2.93 8.57 0.0178 7 3.76 4.73 3.33 11.06 0.0172 8 4.38 6.38 3.87 15.01 0.0171 9 5.02 8.18 4.44 19.72 0.0167 10 5.42 9.54 4.79 22.99 0.0167
λ 理论值 −λ 实验值 λ 理论值
× 100%） 。计算结果如上表所示：
分别对实验值和理论值做������~������������曲线如下图所示

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流体流动阻力测定实验报告

流体流动阻力测定实验报告

实验名称：液体流动阻力的测定实验 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 验证湍流区摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度的函数。

④ 将所得光滑管的Re -λ方程和Blasius 方程相比较。

二、 实验器材流体流动阻力实验装置三、 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，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等官件时，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，在工程上通过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),,,,,(εμρu l d f p =∆引入下列无量纲数群。

雷诺数 μρdu =Re相对粗糙度d ε管子长径比 dl从而得到)l,,(2d d du up εμρρψ=∆ 令)(Re,dεΦ=λ2)(Re,l 2u d d pεΦ=∆ρ 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。

2l 2u d ph f ⨯=∆=λρ式中 f h ——直管阻力，J/kg ；l ——被测管长，m ；d ——被测管内径，m ； u ——平均流速，m / s ； λ——摩擦阻力系数。

当流体在一管径外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的静压强差，即为流体流过两截面的流动阻力。

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Re -λ关系。

（1） 湍流区的摩擦阻力系数在湍流区内)(Re,μεf =λ。

对于光滑管，大量实验证明，当Re 在5310~103⨯范围内，λ与Re 的关系Blasius 关系，即25.0Re /3163.0=λ对于粗糙管，λ与Re 的关系均以图来表示。

流体流动阻力的测定实验报告2

流体流动阻力的测定实验报告2


1.93 0.00054 1.31 1.477 32322 0.0172
2.24 0.00062 1.61 1.715 37513 0.0157
2.61 0.00073 2.01 1.998 43710 0.0145
3.00 0.00083 2.51 2.297 50241 0.0137
查表得：21.3℃下水的密度 998.2kg/m³，粘度为 0.981mpa*s 以第三组数据为例： 流量：q=0.93m³/h=0.00026m³/s 流速：u=q/A= 雷诺数：Re= 由 hf
突然扩大管的局部阻力系数数据表 水流量（m ³ / h ) 1.99 3 4.04 压降（k P a ) 1.04 2.35 4.44 流速u 2 （m / s ) 0.3992 0.6018 0.8104 流速u 1 （m / s ) 2.7507 4.1468 5.5843 局部阻力系数ζ 1.2544 1.2528 1.2643
局部阻力数据记录表
扩 大 管 水流量/ m .h 压降/kPa
3 -1
1.99 1.06
3.00 2.37
4.04 4.46
管径：由 Φ(22×3) mm 扩大到 Φ(48×3) mm(23.2℃，初始压降 0.02kpa)
层流管数据记录表 时间/s 体积/ml 压降 /kpa 温度/℃ 180 118 0.44 24.5 120 162 0.94 24.3 120 208 1.34 24.6 90 202 1.48 24.9 60 163 1.84 25.1 60 200 2.46 25.6 层流管 径 Φ(6×1.5) 长 1.5m,
0.87 1.05 2.42E-04 2.92E-04 0.698 0.843 0.58 0.77 15379 18561 0.0334 0.0304
流体流动阻力的测定实验报告

流体流动阻力的测定实验报告

流体流动阻力的测定实验报告一、实验目的1、掌握流体流经直管和管件时阻力损失的测定方法。

2、了解摩擦系数λ与雷诺数 Re 之间的关系。

3、学习压强差的测量方法和数据处理方法。

二、实验原理流体在管内流动时，由于黏性的存在，必然会产生阻力损失。

阻力损失包括直管阻力损失和局部阻力损失。

1、直管阻力损失根据柏努利方程，直管阻力损失可表示为：＼（h_f ＝＼frac{＼Delta p}｛ρg}＼）其中，＼（h_f\）为直管阻力损失，＼（＼Delta p\）为直管两端的压强差，＼（ρ\）为流体密度，＼（g\）为重力加速度。

摩擦系数\（λ\）与雷诺数\（Re\）及相对粗糙度\（＼frac{＼epsilon}｛d}＼）有关，其关系可通过实验测定。

当流体在光滑管内流动时，＼（Re ＜ 2000\）时，流动为层流，＼（λ ＝＼frac{64}｛Re}＼）；＼（Re ＞ 4000\）时，流动为湍流，＼（λ\）与\（Re\）和\（＼frac{＼epsilon}｛d}＼）的关系可由经验公式计算。

2、局部阻力损失局部阻力损失通常用局部阻力系数\（＼zeta\）来表示，其计算式为：＼（h_f' ＝＼frac{＼zeta u^2}｛2g}＼）其中，＼（h_f'＼）为局部阻力损失，＼（u\）为流体在管内的流速。

三、实验装置1、实验设备本实验使用的主要设备包括：离心泵、水箱、不同管径的直管、各种管件（如弯头、三通、阀门等）、压差计、流量计等。

2、实验流程水箱中的水经离心泵加压后进入实验管路，依次流经直管和各种管件，最后流回水箱。

通过压差计测量直管和管件两端的压强差，用流量计测量流体的流量。

四、实验步骤1、熟悉实验装置，了解各仪器仪表的使用方法。

2、检查实验装置的密封性，确保无泄漏。

3、打开离心泵，调节流量至一定值，稳定后记录压差计和流量计的读数。

4、逐步改变流量，重复上述步骤，测量多组数据。

5、实验结束后，关闭离心泵，整理实验仪器。

流体流动阻力的测定实验

流体流动阻力的测定实验

流体流动阻力的测定实验一、实验内容1.测定流体在特定的材质和ξ/d 的直管中流动时的阻力摩擦系数λ, 并确定λ和Re 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. 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组织方法。

2．测定流体流经直管的摩擦阻力和流经管件或阀门的局部阻力, 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、实验原理流体通过由直管和阀门组成的管路系统时, 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 流体流动过程是一个多参数过程, 。

由因次分析法, 从诸多影响流体流动的因素中组合流体流经管件时的阻力损失可用下式表示:⎥⎦⎤⎢⎣⎡ξμρ=ρ∆d ,du ,d l F u P 2 λ=Ψ（Re, ε/d ） 雷诺准数μρdue =R ;22u d l Ph f ⋅⋅=∆=λρ只要找出λ、ξ就可计算出流体在管道内流动时的能量损失。

g P Hg )R(ρρ-=∆易知, 直管摩擦系数λ仅与Re 和 有关。

因此, 只要在实验室规模的装置上, 用水做实验物系, 进行试验, 确定λ与Re 和 的关系, 然后计算画图即可。

2.局部阻力局部阻力可以用当量长度法或局部阻力系数法来表示, 本实验用局部阻力系数法来表示, 即流体通过某一管件或阀门的阻力损失用流体在管路中的动能系数来表示, 用公式表示:一般情况下, 由于管件和阀门的材料及加工精度不完全相同, 每一制造厂及每一批产品的阻力系数是不尽相同的。

四、实验设计由和知, 当实验装置确定后, 只要改变管路中流体流速u及流量V, 测定相应的直管阻力压差ΔP1和局部阻力压差ΔP2, 就能通过计算得到一系列的λ和ξ的值以及相应的Re的值,【原始数据】在实验中, 我们要测的原始数据有流量V, 用来计算直管阻力压差ΔP1和局部阻力压差ΔP2的U型压差计的左右两边水银柱高度, 流体的温度t（据此确定ρ和μ）, 还有管路的直径d和直管长度l。