流体流动阻力的测定(1)

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1、贵州xxx学院化工原理实验报告学院：xxxxx专业：xxxxxxxx班级：xx姓名xx学号xxxx实验日期2018.5.11指导教师xxx实验组号成绩实验名称流体流动阻力的测定实验目的1、了解流体流动阻力的测定方法。2、3、测定流体流过直管时的沿程阻力，并确定摩擦系数与雷诺数Re的关系。测定流体流过阀门时的局部阻力，并求出阀门的当量长度le。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，不可避免的会引起压强损耗。这种 损耗包括流体经过直管的沿程阻力以及因流体运动方向改变或因管子大小形状改变所引起的局 部阻力。1、沿程阻力液体在水平均匀管道中稳定流动时，由截面1到截面2，阻力损失表

2、现在压强的降低:影响阻力损失的因素十分复杂，目前尚不能完全用理论方法求解，必须通过实验研究其规 律。为了减少实验工作量，扩大实验结果的应用范围，可采用量纲分析法将各变量综合成准数 关系式。影响阻力损失的诸因素有: 流体性质：密度P,粘度口;管路的几何尺寸：管径d,管长1,管壁绝对粗糙度； 流动条件：流速u。可表示为：AP = f(d,l, 卩,P,u,)o组合成如下的无因次式：签TAP =秩-狠町)-与( g Axpl u 2引入九=9 Rer ,则上式变为w =入工牙,式中，入称为直管摩擦系数，层流时, V d 丿f p d 2入=64/Re；湍流时入与Re的关系受管壁粗糙度的影响，需由实验

3、求得。根据伯努利方程可知，流体流过直管的沿程阻力损失w,可由所测得的压差值计算得到。f2、局部阻力局部阻力通常有两种表示方法，即当量长度法和阻力系数法。(1) 当量长度法流体流过某管件或阀门时，因局部阻力造成的损失，相当于流体通过与其具有相同管径的 若干米长度的直管阻力损失，这个直管长度称为当量长度，用符号1表示。这样，就可以用直e管阻力的公式来计算局部阻力损失，而且在管路计算时，可将管路中的直管长度与管件，阀门 的当量长度合并在一起计算，如管路中直管长度为1,各种局部阻力的当量长度之和为Ele， 则流体在管路中流动时的总阻力损失刀w为：Swff(2) 阻力系数法流体通过某一管件或阀门的阻力损

4、失用流体在管路中的动能系数w为表示：Wf = 罟。式中，Z局部阻力系数，无因次;u在小截面管中流体的平均流速，m/s。由于管件在两侧距测压孔间的直管长度很短，引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略 不计，因此w之值可应用伯努利方程由压差计读数求出。f三、实验装置启煖ay阳afc鑒 譬 嬰塞匮s glolRm tw四、实验步骤 灌泵，打开1号泵灌泵阀（VA01 ）给1号泵灌水，打开1号泵灌泵排气阀（VA02），直到PU 管中有水流出且无气泡为止。 启动离心泵1#泵：开阀VA03、阀VA10（泵启动前关闭，泵启动后根据要求开到适当开度）， 开溢流阀VA12，关阀VA04、阀VA06、阀VA09、阀

5、VA13、阀VA14，放空阀VA11适当打开，向 高位槽内加水。 直管阻力测定启动 1#泵，开阀 VA03、VA14、VA20、VA21、VA22、VA23、VA25、旁路阀 VA26,关阀 VA04、VA09、 VA06、VA13、VA16、VA17、VA18、VA19、电动调节阀 VA15、VA33、VA31，阀 VA32 适度打开。用阀VA10 （泵启动前关闭，泵启动后根据要求开到适当开度）调节流量分别为0.5、0.7、0.9、 1.1、1.3、1.5 ms/h，记录直管阻力测定数据。 局部阻力管阻力测定由操作状态切换，即：启动1#泵，开阀VA03、VA14、VA16、VA18、VA19

6、、VA23、VA25、旁路 阀 VA26，关阀 VA04、VA09、VA06、VA13、VA20、VA21、VA22、电动调节阀 VA15、VA33、VA31， 阀VA32适度打开。用阀VA10 （泵启动前关闭，泵启动后根据要求开到适当开度）调节流量分 别为0.5、0.7、0.9、1.1、1.3、1.5 m3/h，记录局部阻力管阻力测定数据。五、原始数据记录a.直管阻力损失的测定序号流量读数/m3.h-1压差读数/kPa水温/C10.430.013519.520.730.217519.631.060.510019.641.360.807519.751.761.371019.762.132.00

7、8519.772.382.461019.882.592.861019.892.873.468519.8103.083.990019.8113.364.641019.9123.745.738519.9b.局部阻力序号流量读数/m3.h-1压差读数/kPa水温/C10.16720.0320.3920.41730.3620.4130.71651.2620.4541.16593.4120.5451.37124.7420.5861.81207.8420.6071.99799.9320.6282.292513.0320.6692.637317.1120.66102.956021.3620.67113.29

8、6026.6520.69123.704530.0020.70六、数据处理a.直管阻力损失的测定以第2组原始数据为示例：Vsu=上=(4*0.73)/(3600*3.14*0.0162)=0.8714m/sA根据管径d=20-2*2=16mm=0.016m，管长1m,高位槽温度19.6C，水的密度是998.2kg/m3,水的 黏度为 1.005mPa.s算得 Re二du p/u =23396Wf 总二P/p=0.5110J/Kg再由公式入=2dWf/(u21)算得久=2dWf/lu2=0.0071序号u(m/s)ReWf(J/Kg)丸1 0.597294910.01350.00122 1.013

9、9161120.21790.006831.4722233960.51090.007541.8889300180.80900.007352.4444388461.37350.007462.9583470132.01210.007473.3056525312.46540.007283.5972571662.86620.007193.9861633463.47480.0070104.2778679813.99720.0070114.6667741614.64940.0068125.1944825495.74880.0068b.局部阻力损失以第2组原始数据为示例：Vsu= 土 = (4*0.73)/(

10、3600*3.14*0.0162)=0.8714m/sA根据管径d=20-2*2=16mm=0.016m.有效管长0.85m，咼位槽温度20.45 ，水的密度是998.2kg/m3,水的黏度为 0.9810mPa.s算得Re二duP/口=16201Wf 总二P/p=1.2623J/Kg由直管阻力损失的测量数据处理得几的平均值为0.0066再将数据代入公式le=（2d Wf总/入u2）-l算得le=4.830m序号u(m/s)ReWf 总(J/Kg)le 总(m)10.232237810.03011.852120.579694360.36064.355530.9951162011.26235.3

11、30041.6193263633.41615.466651.9044310054.74855.497962.5167409737.85415.162572.7749451769.94795.414183.18405183813.05355.392893.66295963417.14095.3442104.10566684121.39855.3053114.57787452926.69815.3270125.14518376630.05414.6545w =P 八1. U2X w 八本次实验的关键是根据公式f P d 2和 fI+Z iedU22,翻阅课本七、实验结果及讨论附录查出已知量再测出除

12、2和Ie总以外的数据，代入公式求得未知量。在计算出12组直管阻力损失总、的数据后，我组整理得入-LgRe关系图如图所示：并算得局部阻力损失实验中总当量长度Ie总勺平均数值为4.9252m。，总在湍流区内，阻力系数随雷洛数增大而减少，进入阻力平方区后，雷洛数对阻力系数的影响却 越来越弱，阻力系数基本趋于不变。八、思考题1、开泵之前要先灌泵，为什么？离心泵开动时如果泵壳内和吸入管路内没有充满液体，就会因为泵壳内空气密度比液体小 得多，离心泵旋转所产生的离心力不足以造成吸上液体所需的真空度而出现“气缚”现象，导 致无法抽上液体。2、开泵之前要关闭阀VA10，为什么？答：因为，开泵的过程中，电动机在启动的那一瞬间，出口一侧的阻力小、流量很大，泵电机 的电流是最大的，此时如果泵的出口 VA10开，很容易在大电流大负荷的状态下引起电动机及线 路过载而烧毁。因此，再开泵前关闭VA10,可以降低电机的启动电流，减少启动对管网的冲击。3、为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？答：由于实验数据某一座标轴上的数据分布范围比较大，直接绘图不方便,所以对其取对数缩小 范围方便绘图指导教师签名: