实验四 流体管内流动阻力测定

实验四 流体管内流动阻力测定一、实验目的⒈学习直管摩擦阻力h f 、摩擦系数λ的测定方法；了解测定λ的工程意义。

⒈掌握摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度dε之间的关系及其变化规律。

⒈掌握局部阻力系数ζ的测量方法。

⒈学习压强差的几种测量方法和技巧。

⒈掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。

二、实验内容⒈ 测定直管内流体流动的阻力和摩擦系数。

⒈ 测定直管内流体流动的摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度dε之间的关系曲线。

⒈ 在本实验压差测量范围内，测量阀门的局部阻力系数。

三、实验原理⒈ 摩擦系数λ与雷诺数Re 关系的测定流体在管道内流动时，由于流体的粘性剪应力作用和涡流的影响会产生流动阻力。

流体在水平等径直管内流动的阻力大小，与管长l 、管径d 、管壁粗糟度ε及流体流速u 、黏度μ和密度ρ有关，即：h f = pρ∆ （4-1）以及 (,,,,,)p f d l u ρμε∆= （4-2） 对于管内层流流动，理论上可导出h f = 232pludρμρ∆=（4-3） 它与ε无关，且与实验数据吻合。

对于管内湍流流动，式（4-2）中几个参数与p ∆的关系复杂，只能依赖实验测定和关联。

采用因次分析方法，整理式（4-2）的参数，可组成以下的无因次数群关系式：2(,,)f h du l F u d dρεμ= （4-4） 参照范宁（Fanning ）公式22f l u h d λ=⋅⋅ （4-5）可将式（4-4）改写为2(Re,)2f l u h d d εϕ= （4-6）比较式（4-5）和式（4-6）可得：(Re,)dελϕ= （4-7）由式（4-5）可知，只要知道λ值，就能计算任一（牛顿型）流体在任一直管中的阻力损失。

而式（4-7）的λ，是雷诺数Re 和管壁相对粗糙度dε的函数，要确定它们之间的关系，只要用水作物系，在实验规模的装置中，进行有限的实验即可得到。

对于光滑管，也就是管壁粗糙度ε﹤层流底层厚度b δ的管，由于管壁的粗糙峰埋在层流底层中，dε对流动阻力不产生影响，因此，对于光滑管： '(Re)λϕ= （4-8）湍流时的粗糙管和光滑管的λ由理论导出的计算式与实际相差较大，实用中仍然采用实验测定并整理绘制的(Re,)dελϕ=关系图。

第1篇一、实验目的1. 理解并掌握化工原理中的基本概念和原理。

2. 通过实验验证理论知识，提高实验技能。

3. 熟悉化工原理实验装置的操作方法，培养动手能力。

4. 学会运用实验数据进行分析，提高数据处理能力。

二、实验内容本次实验共分为三个部分：流体流动阻力实验、精馏实验和流化床干燥实验。

1. 流体流动阻力实验实验目的：测定流体在圆直等径管内流动时的摩擦系数与雷诺数Re的关系，将测得的~Re曲线与由经验公式描出的曲线比较；测定流体在不同流量流经全开闸阀时的局部阻力系数。

实验原理：流体在管道内流动时，由于摩擦作用，会产生阻力损失。

阻力损失的大小与流体的雷诺数Re、管道的粗糙度、管道直径等因素有关。

实验中通过测量不同流量下的压差，计算出摩擦系数和局部阻力系数。

实验步骤：1. 将水从高位水槽引入光滑管，调节流量，记录压差。

2. 将水从高位水槽引入粗糙管，调节流量，记录压差。

3. 改变流量，重复步骤1和2，得到一系列数据。

4. 根据数据计算摩擦系数和局部阻力系数。

实验结果与分析：通过实验数据绘制~Re曲线和局部阻力系数曲线，与理论公式进行比较，验证了流体流动阻力实验原理的正确性。

2. 精馏实验实验目的：1. 熟悉精馏的工艺流程，掌握精馏实验的操作方法。

2. 了解板式塔的结构，观察塔板上汽-液接触状况。

3. 测定全回流时的全塔效率及单板效率。

4. 测定部分回流时的全塔效率。

5. 测定全塔的浓度分布。

6. 测定塔釜再沸器的沸腾给热系数。

实验原理：精馏是利用混合物中各组分沸点不同，通过加热使混合物汽化，然后冷凝分离各组分的方法。

精馏塔是精馏操作的核心设备，其结构对精馏效率有很大影响。

实验步骤：1. 将混合物加入精馏塔，开启加热器，调节回流比。

2. 记录塔顶、塔釜及各层塔板的液相和气相温度、压力、流量等数据。

3. 根据数据计算理论塔板数、全塔效率、单板效率等指标。

4. 绘制浓度分布曲线。

实验结果与分析：通过实验数据，计算出了理论塔板数、全塔效率、单板效率等指标，并与理论值进行了比较。

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。

2、检查装置各连接处是否密封良好，确保无泄漏。

银纳米粒子制备及光谱和电化学性能表征- 1 -流体流动阻力的测定王晓鸽一、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. 学会流量计和压差计的使用方法。

5. 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、实验原理流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，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。

流体通过管件、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：h f =∆p f ρ=p 1−p 2ρ=λl d u 22即，λ=2d∆p fρlu 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。

层流流时，λ=64 Re湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度(ε/d)的函数，须由实验确定。

欲测定λ，需确定l、d，测定∆p f、u、ρ、μ等参数。

l、d为装置参数（装置参数表格中给出），ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。

∆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。

求取Re和λ后，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。

2．局部阻力系数ξ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。

本实验采用阻力系数法。

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。

实验名称：流体流动阻力的测定一、实验目的及任务：1.掌握测定流体流动阻力实验的一般方法.2.测定直管的摩擦阻力系数及突然扩大管的局部阻力系数.3.验证湍流区内摩擦阻力系数为雷诺数和相对粗糙度的函数.4.将所得光滑管的方程与Blasius方程相比较.二、实验原理：流体输送的管路由直管和阀门、弯头、流量计等部件组成.由于粘性和涡流作用,流体在输送过程中会有机械能损失.这些能量损失包括流体流经直管时的直管阻力和流经管道部件时的局部阻力,统称为流体流动阻力.1.根据机械能衡算方程,测量不可压缩流体直管或局部的阻力H f=(gz1+p1ρ+u122)−(gz2+p2ρ+u222)+H e如果管道无变径,没有外加能量,无论水平或倾斜放置,上式可简化为：H f=p1′−p2′ρ=pρΔp为截面1到2之间直管段的虚拟压强差,即单位体积流体的总势能差,通过压差传感器直接测量得到.2.流体流动阻力与流体性质、流道的几何尺寸以及流动状态有关,可表示为：p=fd,l,u,ρ,μ,ε由量纲分析可以得到四个无量纲数群：欧拉数Eu=p/ρu2,雷诺数Re=duρ/μ,相对粗糙度ε/d和长径比l/d从而有p ρu2=Ψduρμ,εd,ld取λ=ΦRe,ε/d,可得摩擦系数与阻力损失之间的关系：H f=pρ=λld×u22从而得到实验中摩擦系数的计算式λ=2pd ρu2l当流体在管径为d的圆形管中流动时,选取两个截面,用压差传感器测出两个截面的静压差,即可求出流体的流动阻力.根据伯努利方程摩擦系数与静压差的关系,可以求出摩擦系数.改变流速可测得不同Re下的λ,可以求出某一相对粗糙度下的λ-Re关系.在湍流区内摩擦系数λ=ΦRe,ε/d,对于光滑管水力学光滑,大量实验证明,Re在103~105氛围内,λ与Re的关系遵循Blasius关系式,即λ=0.3163/Re0.25对于粗糙管,λ与Re的关系以图来表示.3.对局部阻力,可用局部阻力系数法表示：4.H f= ζu22对于扩大和缩小的直管,式中的流速按照细管的流速来计算.对一段突然扩大的圆直管,局部阻力远大于其直管阻力.由忽略直管阻力时的伯努利方程H f= ζu122=(p1ρ+u122)−(p2ρ+u222)可以得到局部阻力系数的计算式：ζ=1−u22+2p/ρu12式中,u1、u2分别为细管和粗管中的平均流速,p为2,1截面的压差.突然扩大管的理论计算式为：ζ=1−A1/A22 ,A1、A2分别为细管和粗管的流通截面积.三、实验流程：本实验装置如图1所示,管道水平安装,水循环使用,其中管5为不锈钢管,测压点之间距,内径；管6为镀锌钢管,测压点间距离,内径22..5mm；管7为突然扩大管,由扩大至.各测量元件由测压口与压差传感器相连,通过管口的球阀切换被测管路,系统流量由涡轮流量计3调节,离心泵的功率由变频器通过改变输入频率控制转速来实现控制.四、实验操作要点：1.开泵：在关闭所有阀门的情况下,打开电源,启动变频器至50Hz,固定转速,观察泵出口压力稳定后,即可进行排气.2.排气：在对某一管路进行实验之前,排尽设备主管和该管路及对应测压管路内的空气,每切换管路都要排一次气.关闭其他控制阀,打开对应管路的控制阀、测压阀和排气阀,在50Hz下,调节流量至1-2m3/ℎ,待2min以上,压差传感器示数稳定后,关闭排气阀和流量调节阀,在流量为0下观察压差传感器示数是否为0,若有较大偏差则气未排尽,若偏差较小且稳定则记录初始偏差值.3.实验数据测取：确定排气完毕且其余管路切换阀和测压阀关闭后,调节变频器至25Hz左右.对于直管阻力,按照流量由大到小的顺序,测取10组数据,控制压差在~之间.对于突然扩大管的阻力,可测取3组数据.测取数据时,每个数据点取值应等待2min以上且压差和流量稳定为某值或在很小范围内波动.波动时可取其中点.五、原始数据及处理：1.原始数据记录水的物理性质：测定光滑管时,25℃下,ρ=m3,μ=s测定粗糙管及突然扩大管时,℃下,ρ=m3,μ=s1光滑管和粗糙管实验数据光滑管数据：不锈钢管,l=,d=,ε≈,零点误差p=.=.粗糙管数据：镀锌钢管,l=,d=,ε≈,零点误差p表1 光滑管和粗糙管原始数据记录表光滑管粗糙管序号流量/m3h-1压差/kPa流量/m3h-1压差/kPa 123456789102突然扩大局部阻力系数测定数据突扩管： d1=,d2=,初始误差p0=.表2 突然扩大局部阻力系数数据记录表序号流量/m3h-1压差/kPa1232.数据处理表3 光滑管数据处理表序号流量/m3h-1流速/ms-1实际压差/kPaReλλb169034 262486 357996 450513 545836 638913 731991 825443 919270 1012909 其中,λb项为根据Blasius公式计算的理论摩擦系数值.直管阻力系数的计算示例：由表3中第1组数据为例,u=q vA=4q vπd2=4×3.693.14×21.0×10−32×13600m/s=2.96m/s Re=duρμ=21.0×10−3×2.96×996.950.8973×10−3=69034λ=2pdρu2l=2×7.18×103×21.0×10−3996.95×2.962×1.5=0.02303λb=0.3163Re0.25=0.3163690340.25=0.01951表4 粗糙管数据处理表序号流量/m3h-1流速/ms-1实际压差/kPaReλ166896260913355474449854544234636620731363824837918310 1012509图2 光滑管和粗糙管的λ-Re关系曲线曲线分析：a光滑管和粗糙管的摩擦系数均随Re的增大而减小,且随着Re的增大,摩擦系数减小的趋势趋缓.b在同一Re下,相对粗糙度更高的粗糙管比光滑管的摩擦系数更大,说明ε/d 越大,摩擦系数越大.c在同一Re下,光滑管的摩擦系数大于水力学光滑摩擦系数的理论值,说明实验用的光滑管和理论光滑有一定差距.表5 突然扩大管数据处理表序号流量/m3h-1压差/kPa细管流速/ms-1粗管流速/ms-1ζ123局部阻力的计算示例：以表5中第1组数据为例,u1=qvA1=4qvπd12=4×3.573.14×16.0×10−32×13600m/s=4.93m/su2=qvA2=4qvπd22=4×3.573.14×42.0×10−32×13600m/s=0.72m/sζ=1−u22+2pρu12=1−0.722+2×3.20×103996.584.932=0.7149ζ̅=∑ζi3=0.7159理论值ζt=1−A1/A22=1−d12/d222=1−162/4222=0.7308相对偏差δ=|ζ−ζtζt|×100%=|0.7159−0.73080.7308|×100%=2.04%测量值与理论值基本符合,但存在一定误差.五、结果讨论分析1.本次曲线拟合的相对大小比较准确,但是其中表现的趋势不明显,并未得到随着雷诺数增大,摩擦系数趋近于某一值的结论.可能是测定的摩擦系数和雷诺数范围较小,如果增大测定的雷诺数上限,即在更高的流速下做实验,可以看到更好的趋势.2.测定的局部阻力系数和理论值接近,说明实验结果较好.实验值低于理论值,可能是实验设备本身存在损耗,细管在高流量下腐蚀变粗的结果.可以看到随着流量增大有上升趋势,而的三次结果的差值应该是被忽略的直管阻力的影响,因而随着流量增大,表观的局部阻力系数应该增大而不是减小,可能是实验记录和计算舍入的影响.六、思考题1.在不同设备包括相对粗糙度相同而管径不同、不同温度下测定的λ-Re数据能否关联在一条曲线上答：仅在相对粗糙度不同时可以.由λ=ΦRe,ε/d知,摩擦系数是雷诺数和相对粗糙度的函数,当相对粗糙度不变时,可以关联出一条摩擦系数和雷诺数的曲线,而相对粗糙度与温度无关.因此,当且仅当相对保持粗糙度不变时,不同设备,不同温度的λ-Re数据能关联在一条曲线上.2.以水为工作流体所测得的λ-Re关系能否适用于其他种类的牛顿性流体为什么答：可以.由λ=ΦRe,ε/d知,摩擦系数是雷诺数和相对粗糙度的函数,当保持相对粗糙度不变时,流体性质对λ-Re关系不产生影响,可以适用于所有流体.3.测出的直管摩擦阻力与设备的放置状态有关系吗为什么管径、管长一样,且R1=R2=R3,见图3答：没有关系.因为计算中的压差值实际上是总势能差,可以通过压差传感器直接测得.本实验中因为管道水平放置,所以总势能差等于静压能差.由U型压差计的伯努利方程：p=ρ1−ρgR又H f=p/ρ,得：H f=(ρ1−ρ)gR/ρ即H f与摆放方式无关.。

实验报告项目名称：流体流动阻力测定实验学院：专业年级：学号：姓名：指导老师：实验组员：一、实验目的1、学习管路阻力损失h f和直管摩擦系数的测定方法。

2、掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数Re之间的关系及其变化规律。

3、学习压差测量、流量测量的方法。

了解压差传感器和各种流量计的结构、使用方法及性能。

4、掌握对数坐标系的使用方法。

二、实验原理流体在管道内流动时，由于黏性剪应力和涡流的存在，会产生摩擦阻力。

这种阻力包括流体流经直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或管子大小形状改变所引起的局部阻力。

流体在直管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和管道摩擦系数有关，它们之间存在如下关系：h f = ρfP ∆=22u d l λ （4-1）式中： -f h 直管阻力，J/kg ；-d 直管管径，m ；-∆p 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 直管管长，m ； -u 流速，m / s ； -ρ流体的密度，kg / m 3；-λ摩擦系数。

滞流时，λ=Re 64；湍流时，λ与Re 的关系受管壁相对粗糙度dε⋅的影响，即λ= )(Re,df ε。

当相对粗糙度一定时，λ仅与Re 有关，即λ=(Re)f ，由实验可求得。

由式（4—1），得 λ=22u P l d f∆⋅⋅ρ （4-2） 雷诺数 Re =μρ⋅⋅u d （4-3）式中-μ流体的黏度，Pa*s和流体在管内的流速u，查出流体的物理性质，即可分别计测量直管两端的压力差p算出对应的λ和Re。

三、实验装置1、本实验共有两套装置，实验装置用图4-2所示的实验装置流程图。

每套装置中被测光滑直管段为管内径d=8mm，管长L=1.6m的不锈钢管；被测粗糙直管段为管内径d=10mm，管长L=1.6m的不锈钢管2、流量测量：在图1-2中由大小两个转子流量计测量。

3、直管段压强降的测量：差压变送器或倒置U形管直接测取压差值。

图4-2 流体流动阻力测定实验装置流程图⑴—大流量调节阀；⑵—大流量转子流量计；⑶—光滑管调节阀；⑷—粗糙管调节阀；⑸—光滑管；⑹—粗糙管；⑺—局部阻力阀；⑻—离心泵；⑼—排水阀；⑽倒U管⑾⑾’—近端测压点；⑿⑿’—远端测压点；⒀⒀’—切断阀；⒁⒁’—放空阀；⒂⒂’—光滑管压差；⒃⒃’—粗糙管压差；⒄—数字电压表；⒅—压差变送器四、实验步骤1、检查储水槽内的水位是否符合要求，检查离心泵的所有出口阀门以及真空表、压力表的阀门是否关闭。

流体流动阻力测定实验报告(1)流体流动阻力测定实验报告一、实验目的1.1 掌握通过实验测定流体在不同工作状态下阻力的方法1.2 了解流体流动的特征以及流体在管道中的流动规律1.3 分析不同管道形态及流体速度对流体阻力的影响二、实验仪器和药品2.1 实验器材：水液压实验装置、直管段、弯头、截止阀、电磁泵和电量积分器等。

2.2 实验药品：水三、实验原理3.1 流体阻力在短管中，流体的流动受到管壁的阻力与流体本身的阻力。

通过测量管壁外的压差，可以间接测定流体阻力。

3.2 流体流量测流量一般采用电磁流量计，它是依据法拉第电磁感应定律来测量导体（此处的液体流体）通过管道的体积流量。

流量计直接测定液体流量，是流量的主要测量仪器。

四、实验步骤4.1 测量管道截面积: A=πd²/44.2 开启截止阀，调节手柄使水液压缸顶升。

利用电磁泵将水从供水槽注入到水液压装置中，直至水液压缸顶高于实验产生压降的导管顶。

4.3 关闭截止阀，利用电动机启动电流（转速）计及电磁泵将水注入直管段内，测量相应压差，记录下每组实验数据。

4.4 改变流体流动的速度，逐一记录不同流速下的压差。

五、实验结果及分析5.1 实验数据记录表流速(m/s) 压差（Pa）0.5 2501.0 10001.5 22502.0 40002.5 62505.2 实验数据图示5.3 实验结果分析从实验数据和实验数据图示中可以看出，随着流体流速增加，管道中的涡流和旋转都会变大，阻力也会相应增加。

当流速增加至一定程度，管道内会出现较大的涡流，使其流动产生剧烈变动，流动阻力增大的速度更快。

此外，管道的截面形状和大小也会直接影响流体的流动和阻力。

不同形状的管道在相同流速情况下，阻力大小也不同。

六、实验结论通过本次实验，我们得到大量的实验数据和实验结果，深入了解了流体流动阻力的测定方法。

得出结论：同样形状和直径的管道中，流速越大，阻力就越大。

此外，管道的截面形状和大小也会直接影响流体的流动和阻力。

实验四管路流体流动阻力的测定一、实验目的1、掌握流体流动阻力的测定方法2、测定流体流过直管时的摩擦阻力，并确定摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系3、测定流体流过管件的局部阻力，并求出阻力系数。

二、实验原理流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地会引起压力损耗。

这种损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体流动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局部阻力。

1、直管阻力损失的测定不可压缩流体连续稳定地在直管中流动时，相距l 米的任意两个截面1-1和2-2间的机械能恒算可以用下式来表示：2211221222fp u p u gz gz h ρρ++=+++（4-1）或者2211221222fp u p u z z H g g g gρρ++=+++（4-2）式中：1z ，2z ——截面1-1和截面2-2距基准面的高度，m1p ，2p ——流体在截面1-1和截面2-2处的绝对压强，Pa ；1u ，2u ——流体在截面1-1和截面2-2处的流速，m ·s -1；ρ——流体的密度，kg ·m -3f h ——单位质量流体流过l 米距离时的直管阻力损失，J ·kg -1f H ——单位重量流体流过l 米距离时的直管阻力损失，m。

当两个截面管径相等，并处于同一水平面时，则有12z z =，12u u u==分别代入式（4-1）和式（4-2）得：12f p p ph ρρ-==（4-3）以及12f p p pH g gρρ-== （4-4）应用上述两式均可计算出流体的直管阻力损失，其大小主要体现在所取两截面的压差12p p -上。

因此，只需测得所取截面的压差，便可得到直管阻力损失。

2、直管摩擦系数λ和雷诺数Re 的测定当流体在圆形直管内流动时，直管的阻力损失可通过范宁（Fanning ）公式进行计算：22f l u h d λ=⋅（4-5）或22f l u H d g λ=⋅（4-6）式中：λ——直管的摩擦系数，无量纲；l ——直管的长度，m ；d ——直管的内径，m ；大量实验研究表明，摩擦系数λ与流体的密度ρ、粘度μ、管径d 、流速u 和管壁粗糙度e 有关应用因次分析的方法，可以得出摩擦系数与雷诺数和管壁相对粗糙度e/d 存在函数关系，即：(Re,ef dλ=（4-7）通过实验测得λ和Re 数据，可以在双对数坐标上标绘出实验曲线。

流体流动阻力的测定实验报告大家好，今天我要给大家分享一下我做的流体流动阻力测定实验。

这个实验可不简单，它涉及到很多复杂的科学知识，但是我会尽量用通俗易懂的语言来给大家讲解。

我们要明确一个概念，那就是流体流动阻力。

阻力是指物体在流体中运动时，受到的与运动方向相反的力。

这个力越大，物体的运动就越受阻碍。

那么，我们怎么去测定这个阻力呢？接下来，我就会给大家一一讲解。

我们要做的是准备工作。

我们需要准备一些实验器材，比如说量筒、滴管、计时器等等。

这些器材虽然看起来很简单，但是在实验过程中起到了非常重要的作用。

好了，准备工作做好了，我们就可以开始实验了。

实验的第一部分是观察流体的运动情况。

我们要把流体倒入一个量筒里，然后用滴管往里面滴水。

这时候，我们会发现流体会分成很多小的水滴，它们会不断地往外扩散。

这个过程其实就像我们的生活中的“泼水节”一样，非常有趣。

不过，我们要注意观察每个水滴的运动轨迹，因为这对于后面的实验结果非常重要。

实验的第二部分是测量流体的流速。

我们可以通过观察每个水滴的运动时间来计算它们的流速。

具体方法是：先把量筒里的水倒满，然后用计时器记录每个水滴从量筒口进入到消失的时间。

这样一来，我们就可以得到每个水滴的流速了。

这个方法只是一个简化版的计算方法，实际上还有更精确的方法可以测量流速。

实验的第三部分是测量流体的阻力。

这一步可是实验的关键所在哦！我们需要用到一些特殊的器材，比如说弯管、流量计等等。

具体的操作方法是：先把弯管连接到流体的出口处，然后把流量计放在弯管的进口处。

接下来，我们要用计时器记录流体通过弯管的时间。

这样一来，我们就可以根据流量和时间的关系计算出流体的阻力了。

好了，实验就到这里啦！经过一番努力，我们终于得到了流体的阻力数据。

这些数据虽然看起来有些复杂，但是它们可以帮助我们更好地了解流体的运动规律。

这个实验还有很多可以改进的地方，比如说可以采用更先进的器材和技术来提高测量精度。

不过，这都是后话了。

流体流动阻力的测定17321001 1120102761 王晓鸽一、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. 学会流量计和压差计的使用方法。

5. 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、实验原理流体通过由直管、管件（如三通和弯头等）和阀门等组成的管路系统时，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。

流体通过管件、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．直管阻力摩擦系数的测定流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：即，式中：—直管阻力摩擦系数，无因次；—直管内径，；—流体流经米直管的压力降，；—单位质量流体流经米直管的机械能损失，；—流体密度，；—直管长度，；—流体在管内流动的平均流速，。

层流流时，湍流时是雷诺准数和相对粗糙度的函数，须由实验确定。

欲测定，需确定、，测定、、、等参数。

、为装置参数（装置参数表格中给出），、通过测定流体温度，再查有关手册而得，通过测定流体流量，再由管径计算得到。

可用型管、倒置型管、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。

求取和后，再将和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。

本实验采用阻力系数法。

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：因此，式中：—局部阻力系数，无因次；－局部阻力压强降，；（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。

）—流体密度，；—流体在管内流动的平均流速，。

根据连接阀门两端管径，流体密度，流体温度（查流体物性、），及实验时测定的流量、压差计读数，求取阀门的局部阻力系数。

流体流动阻力的测定实验报告流体流动阻力的测定17321001 1120162761 王晓鸽一、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. 学会流量计和压差计的使用方法。

5. 识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

二、实验原理流体通过由直管、管件和阀门等组成的管路系统时，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。

流体通过管件、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：?pfp1?p2lu2hf===λ 即，2d?pfλ= 式中：λ—直管阻力摩擦系数，无因次；d—直管内径，m；?pf—流体流经l米直管的压力降，Pa；hf—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。

层流流时，64λ= 湍流时λ是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验确定。

欲测定λ，需确定l、d，测定?pf、u、ρ、μ等参数。

l、d 为装置参数，ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得，u通过测定流体流量，再由管径计算得到。

?pf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。

求取Re和λ后，再将Re和λ标绘在双对数坐标图上。

2．局部阻力系数ξ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。

本实验采用阻力系数法。

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：fhf′==ξ因此，2?pf′ξ=式中：ξ—局部阻力系数，无因次；?pf′－局部阻力压强降，Pa；ρ—流体密度，kg/m3；u—流体在管内流动的平均流速，m/s。

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，hf?f(d、l、u、?、?、?)。

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：?ldu????P?F,,? ?2?u?d?d? λ=Ψ〔Re，ε/d〕雷诺准数Re??du ?lu2hf?????;?d2?P 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。

?P?R(?Hg??)g易知，直管摩擦系数λ仅与Re和?d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2.局部阻力?d的关系，然后计算画图即可。

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 u2??来表示，用公式表示： hf? ?2?P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u2lu2 和 hf?? 由 hf????知，当实验装置确定后，只要改变d22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。

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εd 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）测定流体通过阀门或90°肘管时的局部阻力系数。

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，掌握采用量纲分析方法规划测定流体阻力实验的组织方法。

（2）测定流体流经直管的摩擦阻力和流经管件的局部阻力，确定直管阻力摩擦系数和雷诺数之间的关系。

（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、直管、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称为直管阻力；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ρρpp p h f ∆=-=21①由于流体分子在流动过程中运动机里十分复杂，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。

为了减少实验工作量简化实验工作难度，并使实验结果具有普遍意义，可采用量纲分析方法来规划实验。

将所有影响流体阻力的工程因素按以下三类变量列出①流体性质：密度ρ、黏度μ②管路几何尺寸：管径d 、管长l 、管壁粗糙度ε ③流动条件：流速u可将阻力损失f h 与诸多变量之间的关系表示为),,,,,(εμρu l d f p =∆②根据量纲分析方法可将上述变量之间的关系转变为无量纲准数之间的关系)l,,(2dd du upεμρρψ=∆ ③其中μρdu =R e 称为雷诺准数，是表征流体流动形态影响的无量纲准数；dl 是表示相对长度的无量纲几何准数；dε称为管壁相对粗糙度。

实验一 流体流动阻力测定实验1.实验目的（1） 辨别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。

（2）测定流体在圆形直管内流动时摩擦系数λ与雷诺数Re 的关系。

（3）测定流体流经闸阀时的局部阻力系数ξ。

2．基本原理（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：2221u d l p p p h ff λρρ=-=∆=则直管阻力摩擦系数可写成：22lu p d fρλ∆=雷诺准数Re 的定义是：μρdu =Re层流时：Re 64=λ湍流时：λ是雷诺准数Re 和相对粗糙度（ε/d ）的函数。

完全湍流时：λ只是相对粗糙度（ε/d ）的函数。

上式中 d ：直管内径，m ；f p ∆：流体在l 米直管内流动时由于流动阻力而产生的压降，Pa ；f h ：单位质量流体流经l 米直管时产生的流动阻力，J/kg ；ρ ：流体密度，kg/m 3； l ：直管长度，m ；u ：流体在管内流动的平均流速，m/s ；μ ：流体粘度，P a ·s 。

其中l 、d 为装置参数 ， ρ、μ通过测定流体温度，再查有关手册而得， u 通过测定流体流量，再由管径计算得到。

本装置采用涡轮流量计测流量V （m 3/h ），则2900d Vu π=f p ∆采用倒置U 型管液柱压差计和差压变送器测量。

（2）局部阻力系数ξ 的测定根据阻力系数法，流体通过某一管件或阀门时的机械能损失可表示为流体在管内流动时平均动能的某一倍数，即：22u p h ff ξρ='∆=' 故22u p fρξ'∆=式中 ξ ：局部阻力系数，无因次；f p '∆ ：局部阻力引起的压降，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后才是闸阀局部阻力引起的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取）。

3．实验装置与流程实验装置流程（本装置为流体流动阻力与离心泵性能综合实验装置，做流动阻力实验时将仪控柜上“实验选择”转到“管阻力”）如图2-1所示，实验仪控柜面板如图2-2所示。

流体流动阻力的测定实验报告嘿，大家好！今天我们要给大家讲一个非常有趣的实验——测定流体流动阻力。

这个实验可是关系到我们生活中的很多方面哦，比如说汽车、飞机、水流等等。

那么，接下来就让我们一起来看看这个实验吧！我们需要准备一些实验器材。

这些器材都是非常简单的，大家在实验室里都可以找到。

我们需要的器材有：一个装满水的容器、一个漏斗、一个计时器、一个测量长度的尺子和一个压力计。

好了，准备工作做好了，我们可以开始实验了！我们要把容器里的水倒出来，然后用漏斗把水倒入一个标准量杯中。

这时候，我们要注意一点，就是漏斗的口要尽量紧贴着标准量杯的口，这样才能保证测量的准确性。

接下来，我们要把标准量杯放在测量长度的尺子上，然后用压力计把水压入标准量杯中。

这时候，我们要尽量保持压力的大小不变，因为这个大小就是我们后面要计算的阻力大小的基础。

好了，现在我们已经得到了水的压力值。

接下来，我们要做的就是计算阻力大小了。

这个计算方法其实很简单，就是用水的压力值除以通过标准量杯的水的截面积。

具体公式是：阻力 = 压力 / (截面积 * 流速)。

这里要注意的是，流速是指单位时间内通过某截面的水体积。

所以，我们在计算的时候一定要注意单位的换算。

我们要得到的是整个实验过程中的平均阻力值。

这个值可以帮助我们更好地了解流体流动的特点和规律。

如果我们想要更深入地研究流体流动阻力的问题，还可以进行更多的实验和分析。

比如说，我们可以改变水的温度、密度等条件，来观察阻力的变化情况。

这样一来，我们就可以更加全面地了解流体流动阻力的各种特性了。

这次实验让我们对流体流动阻力有了更深入的了解。

希望大家在今后的学习和工作中，能够运用这些知识，为科技的发展做出更大的贡献！谢谢大家！。

化学原理实验教案前言化工原理课程是化工类及食品、生物工程类各专业一门非常重要的技术基础课，在基础课和专业课之间起着承上启下的桥梁作用。

课程特点是工程性、实践性强。

实验是教学过程中一个重要的实践环节。

通过实验使学生更深入地理解、掌握化工单元过程的规律性和基础理论，较为直观地树立起工程思想和观念，以期达到强化工程意识、培养科学实验能力的目的。

本实验讲义根据新增实验设备的情况，进行了编著。

内容主要包括三个部分：第一部分，实验基础知识；第二部分，实验部分；第三部分，测量仪表和测量方法。

第一部分：介绍了进行化工原理实验应树立的科学态度、实验数据测取和处理的常用方法，希望学生在实验之前认真自学。

第二部分：对具体实验的方法、实验原理、实验装置、操作说明、数据记录及数据处理进行了详尽的介绍，并提出了一定量的思考题。

第三部分：介绍了常用参量的测量方法和原理，以使学生对实验过程中参数的测量有更全面了解，要求在各实验之前充分预习。

由于编写时间仓促，错误和不妥之处再所难免，欢迎指正。

编者2010年1月目录目录................................................................................................................................................................ - 2 -实验一雷诺演示实验 .................................................................................................................................. - 4 -一、实验目的........................................................................................................................................ - 4 -二、基本原理........................................................................................................................................ - 4 -三、实验装置及流程 ............................................................................................................................ - 5 -四、演示操作........................................................................................................................................ - 6 -实验二机械能转化演示实验 ...................................................................................................................... - 7 -一、实验目的........................................................................................................................................ - 7 -二、基本原理........................................................................................................................................ - 7 -三、装置流程........................................................................................................................................ - 9 -四、演示操作...................................................................................................................................... - 10 -五、数据分析...................................................................................................................................... - 10 -实验三离心泵特性曲线测定 .................................................................................................................... - 12 -一、实验目的...................................................................................................................................... - 12 -二、基本原理...................................................................................................................................... - 12 -三、实验装置与流程 .......................................................................................................................... - 13 -四、实验步骤及注意事项 .................................................................................................................. - 14 -五、数据处理...................................................................................................................................... - 15 -六、实验报告...................................................................................................................................... - 16 -七、思考题.......................................................................................................................................... - 16 -实验四流体流动阻力的测定 .................................................................................................................. - 17 -一、实验目的...................................................................................................................................... - 17 -二、基本原理...................................................................................................................................... - 17 -三、实验装置与流程 .......................................................................................................................... - 19 -四、实验步骤...................................................................................................................................... - 21 -五、实验数据处理 .............................................................................................................................. - 21 -六、实验报告...................................................................................................................................... - 22 -七、思考题.......................................................................................................................................... - 22 -实验五空气－蒸汽给热系数测定 .......................................................................................................... - 23 -一、实验目的...................................................................................................................................... - 23 -二、基本原理...................................................................................................................................... - 23 -三、实验装置与流程 .......................................................................................................................... - 28 -四、实验步骤与注意事项 .................................................................................................................. - 29 -五、实验数据处理 .............................................................................................................................. - 31 -六、实验报告...................................................................................................................................... - 31 -七、思考题.......................................................................................................................................... - 31 -实验六筛板塔精馏过程实验 .................................................................................................................... - 32 -一、实验目的...................................................................................................................................... - 32 -二、基本原理...................................................................................................................................... - 32 -三、实验装置和流程 .......................................................................................................................... - 36 -四、实验步骤与注意事项 .................................................................................................................. - 38 -五、实验报告...................................................................................................................................... - 39 -六、思考题.......................................................................................................................................... - 39 -实验七填料塔吸收传质系数的测定 ........................................................................................................ - 40 -一、实验目的...................................................................................................................................... - 40 -二、基本原理...................................................................................................................................... - 40 -三、实验装置...................................................................................................................................... - 41 -四、实验步骤与注意事项 .................................................................................................................. - 42 -五、实验报告...................................................................................................................................... - 43 -六、思考题.......................................................................................................................................... - 43 -实验八恒压过滤实验 .............................................................................................................................. - 44 -一、实验目的...................................................................................................................................... - 44 -二、基本原理...................................................................................................................................... - 44 -三、实验装置与流程 .......................................................................................................................... - 46 -四、实验步骤...................................................................................................................................... - 47 -五、数据处理...................................................................................................................................... - 48 -六、实验报告...................................................................................................................................... - 50 -七、思考题.......................................................................................................................................... - 50 -实验一 雷诺演示实验一、实验目的1、观察流体在管内流动的两种不同流型。