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流体流动阻力实验报告

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西南民族大学学生实验报告

课程名称：化工原理实验 教师： 实验室名称：BS-305

教学单位：化环学院 专业：中药学 班级：1101班

姓名： 学号： 实验日期：10.31

实验成绩： 批阅教师： 日期：

一.实验名称： 实验一 流 体 流 动 阻 力 的 测 定

二.实验目的：

①󰀀 握测定流体流动阻 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测定层流管的摩擦阻力。④验证湍流区内摩擦系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。⑤识别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

三.基本原理：

1. 直管摩擦阻力系数λ测定

流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 22fpluhd 即，22lupd

式中fh——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；——摩擦阻力系数。

滞流（层流）时， 64Re 湍流时， 雷诺数 duRe Aquv

2. 局部阻力系数ξ的测定：22fuh，即22up

四.实验装置与流程：

1、装置组成部分

本实验装置如图1；装置相关参数在化工原理实验指导书上p21的表2-1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2-1中管内径只能做参考。

图1：流体阻力实验装置图

1— 水箱；2—离心泵；3—压力表；4—孔板流量计；5—上水阀；6—高位水槽

7—曾流光流量调节阀；8—阀门管线开关阀；9—球阀；10—截止阀；11—光滑管开关阀

12—粗糙管开关阀；13—突然扩大管开关阀；14—流量调节阀

2、开车前准备

3、流体流动阻力实验步骤

① 启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其对应的切换阀，关闭其他开关阀和切换阀，确保测压点一一对应。

② 系统要排净气体使液体连续流动。设备和测压管线中的气体都要排净，检验的方法是当流量为零时，观察U形压差计的两液面是否水平。

③ 读取数据时，应注意稳定后再读数。测定直管摩擦阻力时，流量由大到小，充分利用面板量程测取7组数据。本次实验层流管不做测定。

④ 测完一根管数据后，应将流量调节阀关闭，观察压差计的两液面是否水平，水平时才能更换另一条管路，否则全部数据无效。同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要关严，防止内漏。

4、停车操作

五、实验数据处理

1、原始数据记录表如下：

根据金属温度计读出来的温度，然后通过查表找出对应水的密度以及粘度并且填入下表：

数据记录与处理表

光

滑

管 水流量/ m3.h-1 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.5 3.0

水温/℃ 15.5 15.8 16.0 16.2 16.5 16.7 17.0

密度ρ（kg/m3 999.0 998.9 998.9 998.9 998.8 998.8 998.7

粘度

μ（310Pa·s） 1.1258 1.1111 1.1111 1.1111 1.0970 1.0970 1.0828

管内径：20.0 mm

粗

糙

管 水流量/m3.h-1 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.5 3.0

水温/℃ 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.2 14.8

密度ρ（kg/m3 999.5 999.4 999.3 999.2 999.2 999.2 999.1

粘度μ（310 Pa·s） 1.2363 1.2195 1.2028 1.1869 1.1709 1.1700 1.1404

管内径：21.0 mm

局

部

阻

力 水流量/ m3.h-1

1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.5 3.0

水温/℃ 17.8 18 18.1 18.2 18.2 18.2 18.2

密度ρ（kg/m3 998.6

粘度μ（310 Pa·s）

1.0559

管内径：20.0 mm

计算压力降：gRp

表3 直管和局部阻力压降

序号 流量（m3/h） 粗糙管压降（Kpa） 光滑管压降（Kpa） 局部阻力压降（Kpa）

1 1.0 0.804 0.441 0.069

2 1.2 0.971 0.617 0.118

3 1.5 1.510 0.892 0.138

4 1.7 1.911 1.078 0.275

5 2.0 2.166 1.391 0.383

6 2.5 3.862 2.156 0.765

7 3.0 5.724 3.057 0.648

2、湍流时流量、流速、雷诺数及摩擦阻力系数λ的计算

以粗糙管第一组数据为例计算如下：

流量： 13413.m1078.2.m0.1shqv

流速： 123m.802.0021.014.31078.24sAquv 12m.802.0021.014.39001000sAquv

雷诺数： 3310623.13102363.15.999802.0021.0Reudup 大于4000 为湍流

由22ldpd可得：摩擦阻力系数： 535.0802.015.9998200021.02222lupd

光滑管湍流时流量、流速、雷诺数及摩擦阻力系数λ的计算类似于粗糙管。

2.局部阻力管系数计算

由机械能守恒：22fuph 22)p(22upup光滑局部

以光滑管和局部阻力管的第一组数据为例： 13413.m1078.2.m0.1shqv

123m.885.002.014.31078.24sAquv 79.1885.06.9981000)5.42.5(2p(22222upup光滑局部

数据处理结果如下：

粗

糙

管

流量qv/ m3.s-1 2.78×10-4 3.33×10-4 4.17×10-4 4.72×10-4 5.56×10-4 6.94×10-4 8.333×10-4

流速u m.s-1 0.802 0.963 1.204 1.364 1.605 2.001 2.407

雷诺数Re 13623 16571 20999 24115 28759 35976 44288

阻力系数λ 0.525 0.440 0.438 0.432 0.353 0.405 0.415 光

滑

管

流量qv/ m3.h-1 2.78×10-4 3.33×10-44 4.17×10-4 4.72×10-4 5.56×10-4 6.94×10-4 8.333×10-4

流速u m.s-1 0.885 1.062 1.327 1.504 1.769 2.212 2.654

雷诺数Re 14297 17391 22040 25314 30185 37760 46483

阻力系数λ 0.023 0.022 0.020 0.019 0.018 0.018 0.017

局部阻力 流量qv/ m3.s-1 2.78×10-4 3.33×10-4 4.17×10-4 4.72×10-4 5.56×10-4 6.94×10-4 8.333×10-

流速u m.s-1 0.885 1.062 1.327 1.504 1.769 2.212 2.654

雷诺数Re 14304 17399 22049 25321 30197 37775 46502

阻力系数ξ 0.18 0.21 0.16 0.24 0.24 0.31 0.44

3、根据粗糙管实验结果，在双对数坐标纸上标绘出λ-Re曲线：

图 1 粗糙管双对数λ-Re关系曲线

由图可知，粗糙管随着雷诺数Re增大先减小后增加，变化幅度比较大，这可能是由于系统误差，或者人为操作所造成的误差，读取数据时的随意性也可导致误差，在数据处理过程中有效值的取舍带来的误差等等。

3、根据光滑实验结果，雷诺数Re介于53101103之间，所以可用波拉修斯方程，计算其误差：25.0Re3164.00.0289142973164.01Re3164.00.2525.01 -0.00590289.0023.0误差

阻力系数 0.0289 0.0276 0.0260 0.0251 0.0240 0.0227 0.0215

阻力系数 0.023 0.022 0.02 0.019 0.018 0.018 0.017

误差 -0.0059 0.0056 -0.006 -0.0061 -0.006 -0.0047 -0.0045

从表中可看出，均为负误差，误差比较小。

4、根据局部阻力实验结果，求出闸阀全开时的平均ξ值 25.0778.1771_ii

六.问题讨论

1. 在测量前为什么要将设备中的空气排净？怎样才能迅速地排净？

答：排气是为了保证流体的连续流动。先打开出口阀排除管路中的气体，然后关闭出口阀，打开U形压差计下端的排气阀。

2. 在不同设备、不同温度下测定的λ-Re数据能否关联在一条曲线上？

答：只要相对粗糙度相同，λ-Re数据就能关联到一条曲线上。

3. 如果要增加雷诺数的范围 ，可采取哪些措施？

答：雷诺数duRe故可增大管径、增大流速等方法使雷诺数增大。

七.实验心得

此实验虽然操作不难，但数据处理却相当的麻烦，本以为完全用电脑计算可以简便些，但还是很容易弄混淆，足足花了六个七小时才把实验报告完成，但这锻炼了我们处理数据的能力，为今后的学习与实践奠定了一定的基础。 阻力系数ξ 0.18 0.21 0.16 0.24 0.24 0.31 0.44

平均值 0.25

阻力系数ξ 0.18 0.21 0.16 0.24 0.24 0.31 0.44

平均值 0.25

阻力系数ξ 0.18 0.21 0.16 0.24 0.24 0.31 0.44

平均值 0.25

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流体流动阻力实验报告

流体流动阻力实验报告

流体流动阻力实验报告

引言

流体力学是研究流体在运动中的行为及其影响的学科。流体流动阻力是流体力学中的一个重要概念，它在各个领域都有广泛的应用。本实验旨在通过测量流体在管道中流动时所产生的阻力，探究流体流动阻力的特性和影响因素。

实验目的

1. 理解流体流动阻力的概念和意义；

2. 探究流体流动阻力与管道直径、流速等因素的关系；

3. 学习使用实验仪器和测量方法。

实验原理

根据流体力学的基本原理，流体在管道中流动时，会受到管壁的摩擦力和流体内部分子之间的黏滞力的阻碍，从而产生阻力。阻力的大小与流体的黏性有关，也与管道的形状、管径、流速等因素密切相关。根据液体在静止时的压强和动能守恒定律，可以推导出流体流动阻力的计算公式。

实验装置与仪器

1. 实验装置：包括液压台、流体供给装置、流量计、压力计等；

2. 测量仪器：包括尺子、计时器等。

实验步骤 1. 搭建实验装置，保证装置的稳定性；

2. 调整流量控制阀，使流量计示数稳定在一定数值；

3. 测量管道的直径和长度，并记录相关数据；

4. 开始实验，打开液压台的电源，使流体进入管道；

5. 启动计时器，测量流体通过管道的时间；

6. 停止计时器，记录流量计示数和压力计示数；

7. 根据实验数据计算流体流动阻力，并进行数据处理和分析。

实验结果与讨论

通过多次实验，我们得到了不同流速下的流量计示数和压力计示数。根据实验数据，我们可以计算出不同流速下的流体流动阻力。分析实验结果，我们发现以下几点规律：

1. 随着流速的增加，流体流动阻力呈线性增加的趋势。这是因为流速增加会导致流体与管壁摩擦力增加，从而增加流动阻力。

2. 随着管道直径的增加，流体流动阻力减小。这是因为管道直径增加会使流体流动的截面积增大，减小单位面积上流体的速度，从而减小流动阻力。

3. 随着管道长度的增加，流体流动阻力增加。这是因为管道长度增加会导致流体流动的摩擦面积增大，从而增加流动阻力。

化工原理实验报告流体流动阻力

化工原理实验报告流体流动阻力

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 12.8

1.28 200

2 4 8 12.0

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、 掌握测定流体流经直管和管件时阻力损失的实验方法。

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，掌握 U 形管压差计和倒 U 形管压差计的使用。

4、 熟悉实验装置的结构和操作流程。

二、实验原理

流体在管内流动时，由于内摩擦力的存在会产生阻力损失。阻力损失包括沿程阻力损失和局部阻力损失。

沿程阻力损失是由于流体在直管中流动时，流体层之间的内摩擦力以及流体与管壁之间的摩擦力所引起的能量损失。其计算公式为：＄h_f ＝ ＼lambda ＼frac{l}｛d} ＼frac{u^2}｛2}＄，其中$h_f$为沿程阻力损失，＄＼lambda$为摩擦系数，＄l$为直管长度，＄d$为管道内径，＄u$为流体流速。

摩擦系数$＼lambda$与雷诺数 Re 有关，雷诺数$Re ＝ ＼frac{du\rho}｛＼mu}＄，其中$＼rho$为流体密度，＄＼mu$为流体粘度。在层流区，＄＼lambda ＝ ＼frac{64}｛Re}＄；在湍流区，＄＼lambda$与 Re

及相对粗糙度$＼frac{＼varepsilon}｛d}＄有关，可通过实验测定。 局部阻力损失是由于流体流经管件（如弯头、三通、阀门等）时，由于流道的突然改变而引起的能量损失。其计算公式为：＄h_j ＝ ＼xi

＼frac{u^2}｛2}＄，其中$h_j$为局部阻力损失，＄＼xi$为局部阻力系数。

三、实验装置

本实验装置主要由水箱、离心泵、不同管径的直管、各种管件（弯头、阀门等）、U 形管压差计、倒 U 形管压差计、温度计、流量计等组成。

水箱用于储存实验流体，离心泵提供流体流动的动力。直管和管件用于产生沿程阻力和局部阻力。U 形管压差计和倒 U 形管压差计用于测量流体流经直管和管件前后的压强差。温度计用于测量流体温度，流量计用于测量流体流量。

四、实验步骤

1、 熟悉实验装置，了解各设备的名称、用途和操作方法。

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

流体流动阻力的测定实验报告

摘要：

通过测算不同流速和管道直径下流体的流量和压降，确定了流体流动阻力与流速和管道直径的关系，并确立了相应的流体流动阻力公式。实验的结果表明，流体流动阻力与流速和管道直径的平方成正比，结果与理论计算值基本吻合。

一、 实验原理

在流体力学中，我们研究流体在管道中的运动和分布。不同形状、不同截面的管道中，流体的流动速度和压强是不同的，流体的动能和势能也会随着时间和位置的变化而发生变化。在流体流动中，管道内壁与流体的相互作用形成一定的阻力，这种阻力称为流体流动阻力。

实验中，我们设计了一套管道流体流动测量装置，通过测算流体在不同流速和管道直径下流量和压降，确定了流体流动阻力与流速和管道直径的关系，并确立了相应的流体流动阻力公式。

二、实验步骤

1. 准备工作：将实验装置安装好，并连接好各个部件。

2. 流量测定：打开水泵，将水流导向流量计中，通过观察流量计中的示数，测定流体的流量。

3. 压降测定：利用几何水平仪测定与水平面夹角，计算出流体在管道中的压降。

4. 流速测定：通过测算流量和管道截面积，计算出流体的平均流速。

5. 重复实验：重复以上测定步骤，测定不同流速和管道直径下的流量和压降数据，以确定流体流动阻力与流速和管道直径的关系。

6. 数据处理：根据实验数据计算出流体流动阻力公式，并与理论计算值对比。

三、实验结果与分析

1. 流量与管道直径的关系

通过实验测定，流量与管道直径的平方成正比。实验数据如下：

流量 Q (m3/h) 1 2 3 4 5

直径 D (cm) 1 1.5 2 2.5 3

2. 压降与流速的关系

通过实验测定，压降与流速的平方成正比。实验数据如下：

流速 v (m/s) 0.67 1.13 1.33 1.51

压降 h (m) 0.05 0.09 0.12 0.16

3. 流体流动阻力与流速和管道直径的关系

根据实验得到的数据，流体流动阻力与流速和管道直径的平方成正比。流体流动阻力公式为：