实验四：直管阻力、局部阻力测定实验

实验四 化工流动过程综合实验一、实验目的：1.学习直管摩擦阻力f P ∆、直管摩擦系数λ的测定方法。

2.掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系及变化规律。

3.掌握局部摩擦阻力f P ∆,局部阻力系数ζ的测定方法。

4.学习压强差的几种测量方法和提高其测量精确度的一些技巧。

二、实验原理:1.直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定:直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即)/(Re,d f ελ=，对一定的相对粗糙度而言，(Re)f =λ。

流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：ρρff P P P h ∆=-=21 （1）又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）22u d l h fP f λρ==∆ （2）整理（1）（2）两式得 22u P l d f∆⋅⋅=ρλ （3） μρ⋅⋅=u d Re （4）式中： -d 管径，m ； -∆f P 直管阻力引起的压强降，Pa ；-l 管长，m ； -u 流速，m / s ；-ρ流体的密度，kg / m 3； -μ流体的粘度，N·s / m 2。

在实验装置中，直管段管长l 和管径d 都已固定。

若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。

所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降f P ∆与流速u （或流量q v ）之间的关系。

根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（4）计算对应的Re ，整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re 的关系曲线。

2．局部阻力系数ζ的测定： 22'u P h ff ζρ=∆=' 2'2uP f ∆⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ρζ 式中： -ζ局部阻力系数，无因次；-∆'f P 局部阻力引起的压强降，Pa ； -'f h 局部阻力引起的能量损失，J ／kg 。

图-1 局部阻力测量取压口布置图局部阻力引起的压强降'f P ∆ 可用下面方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在上、下游各开两对测压口a-a'和b-b ＇如图-1，使 ab ＝bc ； a ＇b ＇＝b ＇c ＇，则 △P f ，a b ＝△P f ，bc ； △P f ，a ＇b ＇= △P f ，b ＇c ＇在a~a ＇之间列柏努利方程式 P a －P a ＇ =2△P f ，a b +2△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f (5) 在b~b ＇之间列柏努利方程式： P b －P b ＇ = △P f ，bc +△P f ，b ＇c ＇+△P ＇f= △P f ，a b +△P f ，a ＇b ＇+△P ＇f （6） 联立式(5)和(6)，则：'f P ∆＝2(P b －P b ＇)－(P a －P a ＇)为了实验方便，称(P b －P b ＇)为近点压差，称(P a －P a ＇)为远点压差。

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。

局部阻力损失实验报告局部阻力损失实验报告局部阻力损失实验前言：工农业生产的迅速发展, 使石油管路、给排水管路、机械液压管路等, 得到了越来越广泛的应用。

为了使管路的设计比较合理, 能满足生产实际的要求, 管路设计参数的确定显得更为重要。

管路在工作过程中存在沿程损失和局部阻力损失，合理确定阻力系数是使设计达到实际应用要求的关键。

但是由于扩张、收缩段的流动十分复杂，根据伯努利方程和动量方程推导出的理论值往往与具体的管道情况有所偏差，一般需要实验测定的局部水头损失进行修正或者得出经验公式用于工业设计。

在管路中, 经常会出现弯头, 阀门, 管道截面突然扩大, 管道截面突然缩小等流动有急剧变化的管段, 由于这些管段的存在, 会使水流的边界发生急剧变化, 水流中各点的流速, 压强都要改变, 有时会引起回流, 旋涡等, 从而造成水流机械能的损失。

例如，流体从小直径的管道流往大直径的管道, 由于流体有惯性, 它不可能按照管道的形状突然扩大, 而是离开小直径的管道后逐渐地扩大。

因此便在管壁拐角与主流束之间形成漩涡, 漩涡靠主流束带动着旋转, 主流束把能量传递给漩涡、漩涡又把得到的能量消耗在旋转中( 变成热而消散) 。

此外, 由于管道截面忽然变化所产生的流体冲击、碰撞等都会带来流体机械能的损失。

摘要：本实验利用三点法测量扩张段的局部阻力系数，用四点法量测量收缩段的局部阻力系数，然后与圆管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力系数的经验公式中的经验值进行对比分析，从而掌握用理论分析法和经验法建立函数式的技能。

进而加深对局部阻力损失的理解。

三、实验原理写出局部阻力前后两断面的能量方程，根据推导条件，扣除沿程水头损失可得：1．突然扩大采用三点法计算，下式中实测hje?[(Z1?p1hf1?2由hf2?3按流长比例换算得出。

p2)?)?12g2]?[(Z2?22g2hf12]ehje/12g2理论?e?(1A1A22)hjee,12g22．突然缩小采用四点法计算，下式中B点为突缩点，换算得出。

实验一 流体流动阻力的测定一、 实验目的和任务1.了解流体流过管路系统的阻力损失的测定方法；2.测定流体流过圆形直管的阻力，确定摩擦系数λ与流体Re 的关系；3.测定流体流过管件的阻力，局部阻力系数ξ；4.学会压差计和流量计的使用方法；5.识别管路中各个管件、阀门，并了解其作用；二、实验原理流体的流动性，即流体内部质点之间产生相对位移。

真实流体质点的相对运动表现出剪切力，又称内摩擦力，流体的粘性是流动产生阻力的内在原因。

流体与管壁面的摩擦亦产生摩擦阻力，统称为沿程阻力。

此外，流体在管内流动时，还要受到管件、阀门等局部阻碍而增加的流动阻力，称为局部阻力。

因此，研究流体流动阻力的大小是十分重要的。

1．直管摩擦系数λ测定流体在管道内流动时，由于流体粘性作用和涡流的影响产生阻力。

阻力表现为流体的能量损失，其大小与管长、管径、流体流速等有关。

流体流过直管的阻力计算公式，常用以下各种形式表示：(1) 2L h 2f u d λ＝)2( 2g u d L H 2f λ＝ 或 )3( 2L P P P 221f u d ρλ＝－＝－∆式中hf ——以能量损失表示的阻力，J ／kg ；Hf ——以压头损失表示的阻力，m 液柱； △Pf ——以压降表示的阻力，N ／m2 L ——管道长，m d ——管道内径，m ；u ——流体平均流速，m/s ； P ——流体密度，kg ／m3； λ——摩擦系数，无因次；g ——重力加速度，g 一9.81m/s2。

．λ为直管摩擦系数，由于流体流动类型不同，产生阻力的原因也不同。

层流时流体流动主要克服流体粘性作用的内摩擦力。

湍流时除流体的粘性作用外，还包括涡流及管壁粗糙度的影响，因此λ的计算式形式各不相同。

层流时，利用计算直管压降的哈根－泊谡叶公式：)4( d uL 32P P P 221f μ＝－＝－∆和直管阻力计算公式(3)，比较整理得到λ的理论计算式为)5( Re 64du 232＝＝ρμλ⨯由此式可见，λ与管壁粗糙度ε无关，仅为雷诺数的函数。