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流体阻力损失的测定

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实验一 流体流动阻力的测定

一、实验目的

1、 学习液压计及流量计的使用方法；

2、 识别管路中的各个管件、阀门并了解其作用；

3、 测定流体流动经直管时的摩擦系数与雷诺数的关系；

4、 测定90°标准弯头的局部阻力系数。

二、实验原理

1、摩擦系数的测定方法

直管的摩擦系数是雷诺数和管的相对粗糙度（d/）的函数，即d/Re,，因此，在相对粗糙度一定的情况下， 与Re存在一定的关系。根据流体力学的基本理论，摩擦系数与阻力损失之间存在以下关系：

gudLhf22 （1-1）

式中：fh ——阻力损失，J/N；

L——管段长度，m;

d——管径，m;

u——流速，m/s;

——摩擦系数；

g——重力加速度，2/sm。

流体在水平均匀直管中作稳态流动时，由截面1流动到截面2时的阻力损失体现在压强的降低，即：

gpphf21 （1-2）

两截面之间的管段的压强（21pp）可以用U形压差计测量，故可以计算出fh。

用涡轮流量计测定流体通过已知管段的流量，在已知管径的情况下流速可以通过体积流量来计算，由流体的密度、粘度，因此，对于每一组测得的数据可以分别计算出对印的和Re。

2、局部阻力系数的测定

根据局部阻力系数的定义：

guhf22 （1-3）

式中：——局部阻力系数。

实验时测定流体经过管件时的阻力损失fh及流体通过管路的流速u，其中阻力损失fh可以应用机械能衡算方程由压差计读数求出，再由式（1-3）即可计算出局部阻力系数。在测定阻力损失的时候，测压孔不能紧靠管件处，因为在紧靠管件处压强差难以测准。通常测压孔都开设在距管件一定距离的管子上，这样测出的阻力损失包括了管件和直管两部分，因此计算管件阻力损失时应扣除直管部分的阻力损失。

三．实验装置

实验装置主要由离心泵、流量计、各种阀门、不同管径、材质的管子以及突然扩大和突然缩小组合而成。水由离心泵从水槽中抽出后，经过流量计被送至几根并联的管道，水流经管道和管件后返回水槽。直管阻力损失用U形压差计测定其压差。管内水的流量用涡轮流量计测定。用调节阀调节流量的大小。

实验设备使用注意事项：

（1） 离心泵在启动前应灌泵排气。

（2） 离心泵要在出口阀关闭的情况下启动。

（3） 停车前要先关闭出口阀。

四、实验记录

1、直管阻力系数

直管材料：钢管； 管径：36.5mm 直管长度L 2000mm

试验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

压差（mmOH2） 223.7

21.1 18.3 15.9 13.7 11.4 8.7 6.3 4.2 1.3

流量V（3m/s） 3.03 2.84 2.63 2.41 2.21 1.97 1.73 1.41 1.28 1.05

2、局部阻力系数

管件：90°弯管； 管径：36.5mm

试验次数 1 2 3 4 5 6 7 8

9

10

流量V（3m/s） 3.03 2.84 2.63 2.41 2.21 1.97 1.73 1.41 1.28 1.05

压差（mmOH2） 16.8 16.3 13.6 11.6 9.9 8.1 6.3 4.6 3.0

1.0

五、数据处理

λ=2dΔpLu² =0.0365×232.2592.897²×1000 =0.00108

Re= duρμ = 0.0365×2.897×10001.005×10﹣³ = 1.05214×105

同理可得：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.0108 1.035 1.0716 1.1108 1.1500 2.0154 1.2405 1.0036 0.4616 对和Re关系进行作图：

同上，对于弯头阻力损失公式=△Pρ

对于第一组数据进行分析：

ξ=2△Pρu² =2×164.75761000×2.897² =0.03926

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ×10-3 1.0246

Re×510 1.05214

0.98604 0.91333 0.83692 0.76399 0.68413 0.48966 0.45146 0.44998 0.36464 u() 2.897 2.715 2.5148 2.3044 2.1036 1.8825 1.3482 1.2430 1.2239 1.0040

Δh(mm) 16.8 16.3 13.6 11.6 9.9 8.1 6.3 4.6 3.0 1.0

ξ 0.03926 0.043372 0.042179 0.4270 0.04388 0.044774 0.049634 0.079899 0.0392 0.0194

六、思考题

1、本实验用水作为介质作出~Re关系曲线，对其它流体是否实用？为什么？

答：本实验对其它流体一样实用，因为雷诺数准数是一个无因次数群，它允许d、、有变化。

2、不同管径、不同水温下测定的~Re数据能否关联到同一曲线上？

答：一次改变一个和多个变量都能够关联到同一条曲线上的。

3、为什么要对系统进行排气操作？

答：排气操作是为了防止气缚现象。

4、 以水为工作流体测得的~Re关系曲线能否应用于空气，如何应用？

答：可以应用于空气。应是类似平行的曲线，但雷诺数并不十分准确，可取中间段曲线，不需要用到两端的数据。

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流体流动阻力的测定

流体流动阻力的测定

生物工程单元操作实验报告——流体流动阻力的测定

1

流体流动阻力的测定

一、实验目的

（1）熟悉测定流体流经直管的阻力损失的实验组织法及测定摩擦系数的工程意义。

（2）观察摩擦系数λ与雷诺数Re之间的关系，学习双对数坐标纸的用法

（3）掌握流体流经管件时的局部阻力，并求出该管件的局部阻力。

二、实验原理

流体在管内流动时，由于流体具有黏性，在流动时必须克服内摩擦力，因此，流体必须做功。当流体呈湍流流动时，流体内部充满了大小漩涡，流体质点运动速度和方向都发生改变，质点间不断相互碰撞，引起流体质点动量交换，使其产生了湍动阻力，结果也会消耗流体能量，所以流体的黏性和流体的漩涡产生了流体流动的阻力。

流体在管内流动的阻力的计算公式表示为

22udlhf

或

2212udlppp

式中：h为流体通过直管的阻力（J/kg）；△p为流体通过直管的压力降（N/m2）；p1，p2为直管上下游界面流动的压力（N/m2）；l为管道长（m）；d为管道直径（内径）（m）；ρ为流体密度（kg/m3）；u为流体平均流速（m/s）；λ为摩擦系数，无因次。

摩擦系数λ是一个受多种因素影响的变量，其规律与流体流动类型密切相关。当流体在管内作层流流动时，根据力学基本原理，流体流动的推动力（由于压力产生）等于流体内部摩擦力（由于黏度产生），从理论上可以推得λ的计算式为

Re64

当流体在管内作湍流流动时，由于流动情况比层流复杂得多，湍流时的λ还不能完全由理论分析建立摩擦系数关系式。湍流的摩擦系数计算式是在研究分析阻力产生的各种因素的基础上，借助因次分析方法，将诸多因素的影响归并为准数关系，最后得出如下结论

ddduktRe,2

由此可见，λ为Re数和管壁相对粗糙度ε/d的函数，其函数的具体关系通过实验确定。

流体阻力实验MicrosoftWord文档

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实验一 流动阻力实验

实验一 流体流动阻力测定实验

1 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）识别组成管路的各种管件、阀门的结构、使用方法和性能。

（3）学习压差计、流量计的使用方法。

（4）学习光滑直管和粗糙直管的摩擦系数与雷诺准数Re的测量方法，并验证流体处于不同流动类型时的与Re二者间的关系。

（5）测定流体流经管件、阀门时的局部阻力系数ξ。

2 基本原理

2.1 直管摩擦系数与雷诺数Re的测定

流体在管内从一个截面流到另一个截面时，由于流体具有粘性，流体层之间的分子动量传递产生的内摩擦阻力，或由于流体之间的湍流动量传递而引起的摩擦阻力，我们将这部分机械能称为能量损失。下面给将介绍圆形直管摩擦系数与雷诺数的实验测定方法。

对于不可压缩流体在水平等直径直管内作定态流动，根据伯努利方程有：

2ff2PLuhd （1.1）

（1.1）式中：hf—压头损失，J/kg；L—两测压点间直管长度，m；d—直管内径，m；λ—摩擦阻力系数；u—流体流速，m/s；ΔPf—直管阻力引起的压降，N/m2；ρ—流体密度，kg/m3。

将（1.1）式经适当变形，可以得到摩擦系数的表达式，即：

f22PdLu （1.2）

雷诺准数定义式如下：

duRe （1.3）

（1.2）式中：µ—流体粘度，Pa.s。

在管壁粗糙度、管长和管径一定的条件下，本实验将选择水作为流体，通过改变水的流量，并测得不同流量下的ΔPf值，连同L、d、u和ρ（对一定流体来说，ρ和μ都是温度的函数，可以根据流体的种类及温度从手册中查出）一同带入式实验一 流动阻力实验

（1.2）和（1.3），将能够分别求出不同流量下的直管摩擦系数λ和雷诺准数Re，从而整理出λ与Re的关系并绘制二者关系曲线。

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。

流体阻力实验

流体阻力实验

流体流动阻力的测定

实验报告

班级：化工1302

姓名：***

学号：**********

完成日期：2015-11-12

流体流体阻力的测定

一、 实验目的及任务

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及突然扩大管的局部阻力系数ξ。

③ 测定层流管的摩擦阻力。

④ 验证在湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。

⑤ 将所得的光滑管的λ-Re与Blasius方程相比较。

二、 基本原理

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。影响流体流动阻力的因素较多，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：

Δp=f (d,l,u,p,μ,ε)

引入无量纲数:

雷诺数 Redu

相对粗糙度 d

管子长径比 ld

从而得到： 2(,,)pduludd

令(Re,/)d

2(Re,)2pludd

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。

22fpluHd———————————（1）

式中fH----直管阻力，/Jkg；

l----被测管长，m；

d----被测管内径，m；

u----平均流速，/ms； ----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摩擦阻力。根据伯努利方程找出不同Re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，这样就可以得出某一相对粗糙度下管子的Re关系。