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流体力学综合实验-实验报告材料

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文档实验报告课程名称： 过程工程原理实验 指导老师： 成绩：_________________ 实验名称： 流体力学综合实验 实验类型：___ __同组学生： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得Ⅰ、流体流动阻力测定一、实验目的⑴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。

⑵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。

⑶测定流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数ξ。

⑷识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、基本原理⑴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 lu λρ∆=⑵Re du ρμ=⑶采用涡轮流量计测流量V2900Vu d π=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。

⑵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 专业： 化学工程与工艺 姓名： 学号：日期：2013/9/29 地点：教十1208装订线故'22fpuζρ∆=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。

三、实验装置与流程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、局部阻力18、局部阻力图1 实验装置流程图装置参数：名称材质管径/mm 测量段长度/mm光滑管不锈钢管21 1000粗糙管镀锌铁管22 1000局部阻力闸阀22 640局部阻力截止阀21 620四、实验步骤⑴首先对水泵进行灌水，然后关闭出口阀，打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀缓缓开到最大。

⑵对压差传感器进行排气，完成后关闭排气阀门，使压差传感器处于测量状态。

⑶缓慢转到调节阀，调节流量，让流量从最大到1.53/m h 围变化，并且让流量按等比变化。

每次改变流量，待流动达到稳定后，分别记下流量值、直管压差和阀门压差。

⑷实验结束，关闭出口阀，停止水泵电机，清理装置。

五、数据记录及处理当水温T=27.1℃时，密度ρ=996.4kg/cm3，粘度μ=0.860*0.001Pa ·s 。

根据式⑵、⑶、⑷、⑹，以及公式 阀门压差 ''1()()f f f l p p p l∆=∆-∆测量直管 可计算得到如下结果：⑴光滑管序号流量V/(m3/h) 平均流速直管压差直管阻力摩擦雷诺准数Re 截止阀压差局部阻力系2 4.54 3.64 6.44 0.0205 88633.86 52.20 7.903 3.85 3.09 4.81 0.0212 75163.08 36.40 7.664 3.31 2.66 3.70 0.0221 64620.72 25.70 7.315 2.81 2.25 2.78 0.0230 54859.28 17.10 6.756 2.36 1.89 2.03 0.0239 46073.99 10.50 5.887 2.05 1.64 1.60 0.0249 40021.90 6.70 4.97 81.741.401.200.025933969.813.403.50平均局部阻力系数 ξ=6.566*0.001 ⑵粗糙管序号流量平均流速直管压差直管阻力摩擦系雷诺准数截止阀压差局部阻力系2 4.78 3.49 9.73 0.0352 89077.56 12.53 0.97 3 4.04 2.95 6.99 0.0354 75287.31 9.06 0.99 4 3.43 2.51 5.11 0.0359 63919.67 6.58 0.99 5 2.93 2.14 3.78 0.0364 54601.94 4.87 1.01 6 2.50 1.83 2.82 0.0373 46588.68 3.64 1.03 7 2.09 1.53 2.02 0.0382 38948.14 2.61 1.06平均局部阻力系数 ξ=1.02*0.001 作λ～Re 曲线：对照化工原理教材上有关曲线图，可估算出粗糙管的相对粗糙度为0.034，则绝对粗糙度为7.48*10-4。

（0.034*0.=7.46*10^-4）同理，光滑管的相对粗糙度为0.019，则其绝对粗糙度为3.99*10-4。

从实验结果可以看到，粗糙管的相对粗糙度要大于光滑管的相对粗糙度；同时根据闸阀和球阀全开时的局部阻力系数ζ，可以看到球阀的局部阻力系数远远大于闸阀的局部阻力系数，这是由于它们的结构造成的。

六、思考题⑴在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？答：对装置做排气工作时，先要打开出口阀，使流体流动稳定后，再关闭流程尾部的出口阀，这样可使管中有较大压力使得气体排出。

⑵如何检测管路中的空气已经被排除干净？答：先检查连接软管以及传感器的出口管中有没有气泡。

如果没有了，关闭流量调节阀，看压差计的读数是否为零，如果为零，则说明气体已经排空。

⑶以水作介质所测得的λ~Re关系能否适用于其他流体？如何应用？答：能适用于其他流体。

通过密度和黏度换算。

⑷在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的λ~Re数据能否关联在同一条曲线上？答：不同设备上，不同的水温下测定的λ~Re数据能关联在同一曲线上。

Ⅱ、离心泵特性曲线测定一、实验目的⑴了解离心泵结构与特性，熟悉离心泵的使用；⑵测定离心泵在恒定转速下的操作特性，做出特性曲线；⑶了解差压变送器、涡轮流量计等仪器仪表的工作原理和使用方法。

二、基本原理离心泵的特性曲线是选择和使用离心泵的重要依据之一，其特性曲线是在恒定转速下泵的扬程H 、轴功率N 及效率η错误!未找到引用源。

与泵流量Q 之前的关系曲线，它是流体在泵流动规律的宏观表现形式。

由于泵流动复杂，不能使用理论方法推导出泵的特性关系曲线，只能依靠实验测定。

⑴扬程H 的测定与计算取离心泵进口真空表和出口压力表处为1、2两截面，列机械能衡算方程：2211221222p u p u z H z g g g gρρ+++=++ ⑴若泵进出口速度相差不大，则速度平方差可忽略，则有2121()p p H z z gρ-=-+012()H H H =++表值 ⑵式中：错误!未找到引用源。

，表示泵出口和进口间的位差，m ；ρ——流体密度，kg/m 3； g ——重力加速度，m/s 2； p 1、p 2——分别为泵进、出口的真空度和表压，m ； H 1、H 2——分别为泵进、出口的真空度和表压对应的压头，m ； u 1、u 2——分别为泵进、出口的流速，m/s ；z 1、z 2——分别为真空表、压力表的安装高度，m 。

由上式可知，只要直接读出真空表和压力表上的数值，及两表的安装高度差，就可计算出泵的扬程。

⑵轴功率N 的测量与计算()N N k W =⨯电 ⑶其中，N 电为电功率表显示值，k 代表电动机转动效率，可取k=0.95。

⑶效率η错误!未找到引用源。

的计算泵的效率η是泵的有效功率Ne 与轴功率N 的比值。

有效功率Ne 是单位时间流体经过泵时所获得的实际功，轴功率N 是单位时间泵轴从电机得到的功，两者差异反映了水力损失、容积损失和机械损失的大小。

泵的有效功率Ne 可用下式计算：Ne HQ g ρ= ⑷故泵效率为 100%HQ gNρη=⨯ ⑸ ⑷转速改变时的换算泵的特性曲线是在定转速下的实验测定所得。

但是，实际上感应电动机在转矩改变时，其转速会有变化，这话随着流量Q 的变化，多个试验点的转速n 将有所差异，因此在绘制特性曲线之前，须将实测数据换算为某一定转速n’下（可取离心泵的额定转速）的数据。

换算关系如下：流量 ''n Q Q n= ⑹扬程''2()nH Hn=⑺轴功率''3()nN Nn=⑻效率''''Q H g QH gN Nρρηη===⑼三、实验装置与流程⑴实验装置实验对象部分是由贮水箱、离心泵，涡轮流量计和压差传感器等组成的。

水的流量使用涡轮流量计进行测量，泵进出口压差采用压差传感器进行测量，泵的轴功率由功率表测量，流体温度采用Pt100温度传感器测量。

⑵实验流程离心泵特性曲线测定装置流程图如上图1所示。

四、实验步骤及注意事项㈠实验步骤⑴清洗水箱，并加装实验用水。

给离心泵灌水，排除泵气体。

⑵检查电源和信号线是否与控制柜连接正确，检查各阀门开度和仪器自检情况，试开状态下检查电机和离心泵是否正确运转。

⑶实验时，逐渐关闭调节阀以减小流量，待各仪器读数显示稳定后，读取相应数据。

（离心泵特性实验部分，主要获取实验参数为：流量Q、泵进出口压差ΔP、电机功率N电、泵转速n和流体温度t。

）⑷测取10组左右数据后，可以停泵，同时记录下设备的相关数据（如离心泵型号，额定流量、扬程和功率等）。

⑸实验结束，关闭出口阀，停止水泵电机，清理装置。

㈡注意事项⑴一般每次实验前，均需对泵进行灌泵操作，以防止离心泵气缚。

同时注意定期对泵进行保养，防止叶轮被固体颗粒损坏。

⑵泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕并伤害身体接触部位。

五、实验数据及处理⑴分别绘制一定转速下的H~Q、N~Q、η~Q曲线实验原始数据记录：离心泵型号MS100/L1 ，额定流量6m3/h ，额定扬程24m额定功率 1.1kw ，额定转速2850rpm ，泵进出口测压点高度差H0水温t：33.2℃4 6.94 208.4 1153 29105 5.97 230.0 1069 29106 5.02 248.8 1003 29257 3.97 267.4 904 29258 2.97 283.7 784 29409 2.02 293.8 731 295510 0.93 306.6 593 297011 0.00 319.9 525 2955水温t=33.2℃时，水的密度ρ=994.6kg/m3根据式⑵、⑶、⑸、⑹、⑺、⑻、⑼，计算结果如下表所示。

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流体力学实验报告

流体力学实验报告

实验一 柏努利实验一、实验目的1、通过实测静止和流动的流体中各项压头及其相互转换，验证流体静力学原理和柏努利方程。

2、通过实测流速的变化和与之相应的压头损失的变化，确定两者之间的关系。

二、基本原理流动的流体具有三种机械能：位能、动能和静压能，这三种能量可以互相转换。

在没有摩擦损失且不输入外功的情况下，流体在稳定流动中流过各截面上的机械能总和是相等的。

在有摩擦而没有外功输入时，任意两截面间机械能的差即为摩擦损失。

流体静压能可用测压管中液柱的高度来表示，取流动系统中的任意两测试点，列柏努利方程式：∑+++=++f h p u g Z P u g Z ρρ2222121122对于水平管，Z 1=Z 2，则 ∑++=+f h p u p u ρρ22212122若u 1=u 2, 则P 2<P 1；在不考虑阻力损失的情况下，即Σh f =0时，若u 1=u 2, 则P 2=P 1。

若u 1>u 2 , p 1<p 2；在静止状态下，即u 1= u 2= 0时，p 1=p 2。

三、实验装置及仪器图2－2 伯努利实验装置图装置由一个液面高度保持不变的水箱，与管径不均匀的玻璃实验管连接，实验管路上取有不同的测压点由玻璃管连接。

水的流量由出口阀门调节，出口阀关闭时流体静止。

四、实验步骤及思考题3、关闭出口阀7，打开阀门3、5，排出系统中空气；然后关闭阀7、3、5，观察并记录各测压管中的液压高度。

思考：所有测压管中的液柱高度是否在同一标高上？应否在同一标高上？为什么？4、将阀7、3半开，观察并记录各个测压管的高度，并思考：（1）A、E两管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？（2）B、D两管中，C、D两管中液位高度是否相等？若不等，其差值代表什么？5、将阀全开，观察并记录各测压管的高度，并思考：各测压管内液位高度是否变化？为什么变化？这一现象说明了什么？五、实验数据记录.液柱高度 A B C D E阀门关闭半开全开实验二 雷诺实验一、实验目的1、 观察流体在管内流动的两种不同型态，加强层流和湍流两种流动类型的感性认识；2、掌握雷诺准数Re 的测定与计算；3、测定临界雷诺数。

浙江大学实验报告(流体力学)

浙江大学实验报告(流体力学)

本科实验报告（流体力学）姓名：学院：系：专业：学号：指导教师：2019年12 月30 日实验报告课程名称：流体力学实验类型：验证性实验项目名称：(一)流体静力学综合型实验实验日期：2019 年11月13日一、实验目的和要求1.掌握用测压管测量流体静压强的技能;2.验证不可压缩流体静力学基本方程;3.测定油的密度;4.通过对诸多流体静力学现象的实验观察分析,加深流体静力学基本概念理解,提高解决静力学实际问题的能力。

二、实验内容和原理1.在重力作用下不可压缩流体静力学基本方程z + p/ρg = C 或p = p0 + ρgh式中:z——被测点相对基准面的位置高度;p——被测点的静水压强(用相对压强表示,以下同)p0——水箱中液面的表面压强;ρ——液体密度;h——被测点的液体深度。

2.油密度测量原理方法一：测定油的密度ρ0，简单的方法是利用实验装置的U型测压管8，再另备一根直尺进行直接测量。

实验时需打开通气阀4，使p0 =0。

若水的密度ρw为已知值，由等压面原理有ρ0/ρw = h1/H方法二：不另备测量尺，只利用测管2的自带标尺测量。

先用加压打气球5打气加压使U型测压管8中的水面与油水交界面齐平，有p01 =ρw gh1 = ρ0gH再打开减压放水阀11降压，使U型测压管8中的水面与油面齐平，有p02 = -ρw gh2 = ρ0gH-ρw gH联立两式则有ρ0/ρw = h1/(h1+h2)三、主要仪器设备图.1 流体静力学综合型实验装置图1. 测压管2. 带标尺测压管3. 连通管4. 通气阀5. 加压打气球6. 真空测压管7. 截止阀8. U型测压管9. 油柱10. 水柱11. 减压放水阀四、操作方法与实验步骤1.定性分析实验（1）测压管和连通管判定。

按测压管和连通管的定义,实验装置中管1、2、6、8都是测压管，当通气阀关闭时,管3无自由液面,是连通管。

(2)测压管高度、压强水头、位置水头和测压管水头判定。

流体力学综合实训报告总结

流体力学综合实训报告总结

本次流体力学综合实训旨在通过实际操作和理论学习的结合，使我对流体力学的基本原理、基本方法及实验技能有更深入的理解和掌握。

通过实训，我能够提高自己的动手能力、实验技能和综合运用知识解决实际问题的能力。

二、实训内容1. 流体力学基本实验（1）流体流速分布测量实验通过实验，我学习了流速分布的测量方法，掌握了流速分布曲线的绘制技巧。

实验结果表明，流速分布曲线呈现出明显的抛物线形状，符合流体力学的基本理论。

（2）流量测量实验在流量测量实验中，我学习了流量计的使用方法，掌握了不同流量计的优缺点。

通过实验，我了解了流量测量在工程实践中的应用，提高了自己的实际操作能力。

（3）伯努利方程实验通过伯努利方程实验，我加深了对伯努利方程的理解，学会了如何运用伯努利方程解决实际问题。

实验结果表明，伯努利方程在流体力学中具有广泛的应用价值。

2. 流体力学综合实验（1）管道摩擦系数测定实验在管道摩擦系数测定实验中，我学习了管道摩擦系数的测量方法，掌握了不同管道的摩擦系数。

实验结果表明，管道摩擦系数与管道材料、粗糙度等因素有关。

（2）弯管流量测量实验弯管流量测量实验使我了解了弯管对流体流动的影响，学会了如何测量弯管流量。

实验结果表明，弯管流量与弯管角度、管道直径等因素有关。

（3）流体阻力实验流体阻力实验使我掌握了流体阻力系数的测量方法，了解了流体阻力系数与流体特性、管道形状等因素的关系。

实验结果表明，流体阻力系数在工程实践中具有重要的应用价值。

1. 实验技能提高通过本次实训，我掌握了流体力学基本实验和综合实验的操作方法，提高了自己的实验技能。

在实验过程中，我学会了如何使用实验仪器、如何观察实验现象、如何分析实验数据，为今后从事相关领域的工作奠定了基础。

2. 理论知识深化在实训过程中，我结合实验现象对流体力学的基本原理进行了深入思考，使我对流体力学的基本理论有了更深刻的理解。

同时，通过实验数据的分析，我对流体力学的基本方法有了更全面的掌握。

实验一 流体力学综合实验实验报告

实验一 流体力学综合实验实验报告

实验一 流体力学综合实验预习实验:一、实验目的1.熟悉流体在管路中流动阻力的测定方法及实验数据的归纳2.测定直管摩擦系数λ与e R 关系曲线及局部阻力系数ζ 3、 了解离心泵的构造,熟悉其操作与调节方法 4、 测出单级离心泵在固定转速下的特定曲线 二、实验原理流体在管路中的流动阻力分为直管阻力与局部阻力两种。

直管阻力就是流体流经一定管径的直管时,由于流体内摩擦而产生的阻力,可由下式计算:gu d l g p H f 22⋅⋅=∆-=λρ (3-1)局部阻力主要就是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方所引起的阻力,计算公式如下:gu g p H f22''⋅=∆-=ζρ (3-2)管路的能量损失'f f f H H H +=∑ (3-3)式中 f H ——直管阻力,m 水柱;λ——直管摩擦阻力系数;l ——管长,m; d ——直管内径,m;u ——管内平均流速,1s m -⋅;g ——重力加速度,9、812s m -⋅p ∆——直管阻力引起的压强降,Pa;ρ——流体的密度,3m kg -⋅;ζ——局部阻力系数; 由式3-1可得22ludP ρλ⋅∆-=(3-4) 这样,利用实验方法测取不同流量下长度为l 直管两端的压差P ∆即可计算出λ与Re ,然后在双对数坐标纸上标绘出Re λ-的曲线图。

离心泵的性能受到泵的内部结构、叶轮形式、叶轮转速的影响。

实验将测出的H —Q 、N —Q 、η—Q 之间的关系标绘在坐标纸上成为三条曲线,即为离心泵的特性曲线,根据曲线可找出泵的最佳操作范围,作为选泵的依据。

离心泵的扬程可由进、出口间的能量衡算求得:gu u h H H H 221220-++-=入口压力表出口压力表 (3-5)式中出口压力表H ——离心泵出口压力表读数,m 水柱;入口压力表H ——离心泵入口压力表的读数,m 水柱;0h ——离心泵进、出口管路两测压点间的垂直距离,可忽略不计;1u ——吸入管内流体的流速,1s m -⋅; 2u ——压出管内流体的流速,1s m -⋅泵的有效功率,由于泵在运转过程中存在种种能量损失,使泵的实际压头与流量较理论值为低,而输入泵的功率又较理论值为高,所以泵的效率%100⨯=NN eη (3-6) 而泵的有效功率g QH N e e ρ=/(3600×1000) (3-7)式中:e N ——泵的有效功率,K w;N ——电机的输入功率,由功率表测出,K w ;Q ——泵的流量,-13h m ⋅;e H ——泵的扬程,m 水柱。