实验一流体流动阻力的测定

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化学实验教学中心

实验报告

化学测量与计算实验Ⅱ

实验名称：流体流动阻力的测定

学生姓名：学号：

院（系）：年级：级班

指导教师：研究生助教：

实验日期： 2017.05.26 交报告日期： 2017.06.02

一、实验目的

1.学习直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法；

2.掌握直管摩擦阻力系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系及其变化规律；

3.掌握局部阻力的测量方法；

4.学习压强差的几种测量方法和技巧；

5.掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。

二、实验原理

化工管路是由直管和各种管阀件组合构成的，流体通过管内流动必定存在阻力。因此，在进行管路设计和流体机械造型时，阻力大小是一个十分重要的参数。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.直管摩擦阻力系数与雷诺数的测定

流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。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，对水平等径管道，它们之间存在如下关系：

（1-1）

（1-2）

（1-3）

式中，为直管阻力引起的压头损失，；为管径，；为直管阻力引起的压强降，；

为管长，；为流速，；为流体密度，；为流体的粘度，。

直管摩擦阻力系数与雷诺数之间的关系，一般可以用曲线来表示。在实验装置中，直管段长度与管径都已经固定。若水温一定，则水的密度和粘度也是定值。所以本实验实质上是测定直

管段流体阻力引起的压强降与流速（流量V）之间的关系。根据实验数据以及式（1-2）可以计算出不同流速下的直管摩擦系数，用式（1-3）计算对应的，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出两者的关系曲线。

2. 局部阻力系数的确定

（1-4）

（1-5）

式中，为局部阻力引起的压强降，；为局部阻力系数，无因次；为局部阻力引起的压头损失，。

局部阻力引起的压强降，可用下面的方法测量：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，在其上、下游开两对测压和，使，则

在之间列伯努利方程式：（1-6）

在之间列伯努利方程式：

（1-7）

联立式（1-6）和（1-7），则有

为了实验方便，称为近点压差，称为远点压差，用差压传感器来测量。

图1-1 局部阻力测量压口布置图

三、实验装置与设备主要参数

1.流量测量：由转子流量计测量

2.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。

3.设备主要参数：

光滑管直径（mm）8.0 光滑管取压口间距（mm）1725.0

粗糙管直径（mm）10.0 粗糙管取压口间距（mm）1734.0 局部阻力管直径（mm）16.0 文丘里流量计喉管内径（mm）20.0 离心泵进出口取压口间距（mm）320.0 涡轮流量计仪表系数（次/升）77 4.设备流程图

图1-2 流体综合设备流程图

1.水箱；

2.水泵；

3.入口真空表；

4.出口压力表；5、16.缓冲罐；6、14.测局部阻力近端阀；7、1

5.测局部阻力远端阀；

8、17.粗糙管测压阀；9、21.光滑管测压阀；10.局部阻力阀；11.文丘里流量计；12.压力传感器；13.涡流流量计；18.阀门；

20.粗糙管阀；22.小流量计；23.大流量计；24.阀门；25.水箱放水阀；26.倒U型管放空阀；27.倒U型管；

28、30. 倒U型管排水阀；29、31. 倒U型管平衡阀

四、实验方法

1.按下电源的绿色按钮，通电预热数字显示仪表，记录差压数字表初始值，关闭调节流量阀，按一下变频器的启动按钮，启动离心泵。

2.针对某一测试对象选择对应的流向导通阀，逆时针全开。

3.在进行阻力测点之前，应先检查导压系统内有无气泡存在。

当流量为0时，打开两阀门，若空气-水倒置U形管内两液柱的高度差不为0，则说明系统内有气泡存在，需赶净气泡方可测取数据。

赶气泡的方法：将流量调至较大，排出导管内的气泡，直至排净为止；关闭两阀门，慢慢

旋开倒置U型管上部的放空阀，打开两阀门，使液柱降至零点上下时马上关闭，使管内形成气-水柱，此时管内液柱高度差为零。

4.测取数据顺序可从小流量到大流量，反之也可以，一般测15组数据。小流量时用倒U型管压差计测量，大流量时用差压数字表测量。在进行光滑管和粗糙管阻力测定时，流量在50L/h之内不少于4个点，以便得到滞留状态下的关系。测定球阀局部阻力时，将球阀置于半开，在不同流量下测定近点压差和相应远点压差。在可用倒U型管测压差时，尽量不用差压数字表测压差。

5.待数据测量完毕，关闭流量调节阀，核实差压数字表初始值，切断电源。

五、注意事项

1.应当在流量调节阀关闭的情况下启动泵，以及从光滑管阻力测量转到其它测量之前，都必须检查所有流量调节阀是否关闭。每次测定数据，须等流动稳定后方可读数。

2.测数据时，必须关闭所有的平衡阀，并且在用差压数字表时，必须关闭倒U型管的阀门，防止形成并联管路。

六、实验数据记录与处理

1.将实验数据和数据整理结果列在表格中，并以其中一组数据为例写出计算过程。

（1）数据列表（见下一页）

表Ⅰ：光滑管和粗糙管摩擦阻力系数与雷诺数的数据计算列表

表Ⅱ：局部阻力系数的数据计算列表

表Ⅰ序

号

测量值计算值

水流量

流速Re

（无因次）（无因次）

光滑管

1 3

2 20 0.196 0.177 0.0581 1577

2 36 24 0.235 0.199 0.0551 1774

3 40 28 0.27

4 0.221 0.0521 1971

4 44 31 0.386 0.243 0.0608 2168

5 48 39 0.381 0.265 0.0504 2365

6 52 48 0.469 0.288 0.0528 2563

7 56 58.5 0.572 0.310 0.0555 2760

8 60 63.5 0.621 0.332 0.0525 2957

9 64 74 0.724 0.354 0.0538 3154

10 68 83 0.812 0.376 0.0534 3351

11 72 93 0.910 0.398 0.0534 3548

12 76 103 1.007 0.420 0.0531 3745

13 80 112 1.095 0.442 0.0521 3942

14 84 124 1.213 0.464 0.0523 4140

15 88 135 1.320 0.487 0.0519 4337

水温为25℃， kg/m3，

粗糙管1

32

36

40

48

52

56

9 0.088 0.113 0.0635 1262

2 12 0.117 0.127 0.0669 1419

3 1

4 0.137 0.142 0.0633 1577

4 1

5 0.147 0.170 0.0471 1892

5 17 0.16

6 0.184 0.0454 2050

6 19 0.186 0.198 0.0438 2207

7 21 0.205 0.212 0.0422 2365

8 60

64

68

72

76

80

84

88

92 22 0.215 0.226 0.0388 2523

9 26.5 0.259 0.241 0.0414 2681

10 30 0.293 0.255 0.0418 2838

11 33 0.323 0.269 0.0413 2996

12 36.5 0.357 0.283 0.0412 3154

13 38.5 0.377 0.297 0.0394 3312

14 41 0.401 0.311 0.0383 3469

15 44 0.430 0.326 0.0376 3627

平均水温为25 ℃， kg/m3， Pa·s，

表Ⅱ

测量值计算值

水流量

左液面

高度

右液面

高度

压头损失

流速局部阻力系数

（无因次）

半开32 -1.60 -1.00 0.60 0.0586 0.0442 60.17 36 -1.70 -0.80 0.90 0.0879 0.0497 71.38 40 -1.80 -0.70 1.10 0.1075 0.0553 70.51 48 -1.95 -0.60 1.35 0.1319 0.0663 60.19 52 -2.05 -0.50 1.55 0.1515 0.0718 58.94 56 -2.15 -0.40 1.75 0.1710 0.0774 57.26 60 -2.30 -0.30 2.00 0.1954 0.0829 57.03 64 -2.40 -0.20 2.20 0.2150 0.0884 55.19 68 -2.50 0.00 2.50 0.2443 0.0939 55.58 72 -2.60 0.10 2.70 0.2638 0.0995 53.45 76 -2.70 0.20 2.90 0.2834 0.1050 51.56 80 -2.80 0.30 3.10 0.3029 0.1105 49.76 84 -2.95 0.45 3.40 0.3322 0.1161 49.44 88 -3.10 0.60 3.70 0.3615 0.1216 49.04 92 -3.40 1.10 4.50 0.4397 0.1271 54.60

平均水温为25 ℃， kg/m3，局部阻力系数的平均值为56.94

（2）计算过程

Ⅰ.直管摩擦系数的测定（以第1组数据为例）：

水温25℃为定性温度，查得

kg/m3， Pa·s，

20 mm 水柱的压强为

水流速

然后即可求得直管摩擦系数和雷诺数：

Ⅱ.局部阻力系数的测定（以半开的第1组数据为例）：

以水温25 ℃为定性温度，查得 kg/m3

局部阻力引起的压强降：

水流速：

即可求得局部阻力系数：

2. 在合适的坐标系上标绘光滑直管和粗糙直管曲线，估计相对粗糙度。

光滑管：由于我们组测试的15个点的流量都较小，使得雷诺数都较小，基本小于4000，所以流体流动的形态主要是滞留和过渡态，湍流区只有三个点。

根据图线我们可以得到光滑管的摩擦阻力系数λ与雷诺数Re的关系。

(1)Re＜2000左右，λ与Re成线性关系。此时λ与管壁的粗糙度无关。

(2)2000＜Re＜4000，流动形态处于过渡区。

(3)Re＞4000，流动形态处于湍流区。

经与《化学工程》P 48上图2-28对比，估计光滑管的相对粗糙度ε=0.008

粗糙管：由于我们组测试的15个点的流量都较小，使得雷诺数都较小，都小于4000，粗糙管无法估计相对粗糙度ε。

七、实验误差分析：

由曲线图以及数据的处理结果可以显然看出，实验测量结果与理论结果有着误差，下面对可能引起实验误差的原因进行分析：

1. 调节流量的时候难以调节到准确值，导致实际流量与目标流量有差别，导致了实验误差。

2. 实验过程中出现了少量气泡，导致误差比较大。

七、实验思考与误差分析

1. 本实验用水为工作介质做出的曲线，对其他流体能否使用？为什么？

答：可以，用水为工作介质做出的曲线可以用于牛顿流体的类比。因为阻力系数其实只与雷诺数Re有关,且λ=64/Re。但是值得注意的是，在实际应用的时候应该使用类似平行的曲线，但雷诺数本身并不是十分准确，所以建议取中间段曲线，不要用两边端数据。雷诺数本身只与速度，粘度和管径存在一次相关的关系，不同流体的粘度可以查表。且雷诺数是一个无因次数。

2.为什么采用差压变送器和倒U型管并联起来测量直管段的压差？何时用变送器？何时用倒置U型管？操作时要注意什么？

答：U形管测量得到的数据较准确，但测量范围小，而差压变送器在小流量时，误差较大，而流量大时，此误差较小。所以将两者并联起来使用，能够在一定程度上减小实验误差。使用顺序如下：先使用倒置U形管压差计，当超过量程时，使用差压变送器。注意流量的变更应使实验点在曲线上均匀分布。

实验操作中需要注意以下事项：

（1）应当在流量调节阀关闭的情况下启动泵，启动离心泵之前，以及从光滑管阻力测量转到其它测量之前，都必须检查所有流量调节阀是否关闭。每次测定数据，必须等流动稳定后方可读数。（2）测数据时则必须关闭所有的平衡阀，并且在用差压数字表测量时，必须关闭通倒置U型管的阀门，防止形成并联管路。

（3）利用压力传感器测大流量下压差ΔP 时，应切断空气一水倒置U型管两进水阀门否则影响测量数值。

（4）在实验过程中每调节一个流量之后应待流量和直管压降的数据稳定以后方可记录数据。（5）若较长时间内不做实验，放掉系统内及储水槽内的水。

（6）启动离心泵前，关闭压力表和真空表的开关以免损坏压强表。

流体流动阻力的测定化工原理实验报告

北 京 化 工 大 学 实 验 报 告 课程名称： 化工原理实验 实验日期： 2008.10.29 班 级： 化工0602 姓 名：许兵兵 学 号： 200611048 同 组 人 ：汤全鑫 阮大江 阳笑天 流体流动阻力的测定 摘要 ● 测定层流状态下直管段的摩擦阻力系数（光滑管、粗糙管和层流管）。 ● 测定湍流状态不同（ε/d）条件下直管段的摩擦阻力系数（突然扩大管）。 ● 测定湍流状态下管道局部的阻力系数的局部阻力损失。 ● 本次实验数据的处理与图形的拟合利用Matlab 完成。 关键词 流体流动阻力 雷诺数 阻力系数 实验数据 Matlab 一、实验目的 1、掌握直管摩擦阻力系数的测量的一般方法； 2、测定直管的摩擦阻力系数λ以及突扩管的局部阻力系数ζ； 3、测定层流管的摩擦阻力 4、验证湍流区内λ、Re 和相对粗糙度的函数关系 5、将所得光滑管的Re -λ方程与Blasius 方程相比较。 二、实验原理 不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于粘性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大和弯头等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。影响流体流动阻力的因素较多，在工程研究中，利用因次分析法简化实验，引入无因此数群 雷 诺 数： μρ du = Re 相对粗糙度： d ε 管路长径比： d l 可导出： 2)(Re,2u d d l p ??=?εφρ 这样，可通过实验方法直接测定直管摩擦阻力系数与压头损失之间的关系： 22u d l p H f ? ?=?=λρ

因此，通过改变流体的流速可测定出不同Re 下的摩擦阻力系数，即可得出一定相对粗糙度的管子的λ—Re 关系。 在湍流区内，λ = f（Re ，ε/ d ），对于光滑管大量实验证明，当Re 在3×103至105的范围内，λ与Re 的关系遵循Blasius 关系式，即： 25 .0Re 3163.0=λ 对于层流时的摩擦阻力系数，由哈根—泊谡叶公式和范宁公式，对比可得： Re 64=λ 局部阻力： f H =2 2 u ?ξ [J/kg] 三、装置和流程 四、操作步骤 1、启动水泵，打开光滑管路的开关阀及压降的切换阀，关闭其它管路的开关阀和切换阀； 2、排尽体系空气，使流体在管中连续流动。检验空气是否排尽的方法是看当流量为零时候U 形压差计的两液面是否水平； 3、调节倒U 型压差计阀门1、2、3、 4、5的开关，使引压管线内流体连续、液柱等高； 4、打开流量调节阀，由大到小改变10次流量（Re min ＞4000）,记录光滑管压降、孔板压降数据； 5、完成10组数据测量后，验证其中两组数据，确保无误后，关闭该组阀门； 6、测量粗糙管（10组）、突然扩大管（6组）数据时，方法及操作同上； 7、测量层流管压降时，首先连通阀门6、7、8、9、10所在任意一条回流管线，其次打开进入高位水灌的上水阀门11，关闭出口流量调节阀16； 8、当高位水灌有溢流时，打开层流管的压降切换阀，对引压管线进行排气操作； 9、打开倒U 型压差计阀门5，使液柱上升到n 型压差计示数为0的位置附近，然后关闭该阀门，检 图1 流体阻力实验装置流程图 1． 水箱 2．离心泵 3．孔板流量计 4．管路切换阀 5．测量管路 6．稳流罐 7．流量调节阀

实验一流体流动阻力的测定

实验一流体流动阻力的测定 1.进行测试系统的排气工作时，是否应关闭系统的出口阀门？为什么？ 答：在进行测试系统的排气时，不应关闭系统的出口阀门，因为出口阀门是排气的通道，若关闭，将无法排气，启动离心泵后会发生气缚现象，无法输送液体。 2.如何检验系统内的空气已被排除干净？ 答：可通过观察离心泵进口处的真空表和出口处压力表的读数，在开机前若真空表和压力表的读 数均为零，表明系统内的空气已排干净；若开机后真空表和压力表的读数为零，则表明，系统内 的空气没排干净。 3.在U形压差计上装设“平衡阀”有何作用？在什么情况下它是开着的，又在什么情况下它应该 关闭的？ 答：用来改变流经阀门的流动阻力以达到调节流量的目的，其作用对象是系统的阻力，平衡阀能 够将新的水量按照设计计算的比例平衡分配，各支路同时按比例增减，仍然满足当前气候需要下 的部份负荷的流量需求，起到平衡的作用。平衡阀在投运时是打开的，正常运行时是关闭的。 4.U行压差计的零位应如何校正？ 答：打开平衡阀，关闭二个截止阀，即可U行压差计进行零点校验。 5.为什么本实验数据须在对数坐标纸上进行标绘？ 答：为对数可以把乘、除因变成加、减，用对数坐标既可以把大数变成小数，又可以把小数扩大 取值范围，使坐标点更为集中清晰，作出来的图一目了然。 6.本实验中掌握了哪些测试流量、压强的方法，它们有什么特点？ 答：测流量用转子流量计、测压强用U 形管压差计，差压变送器。转子流量计，随流量的大小，转子可以上、下浮动。U形管压差计结 构简单，使用方便、经济。差压变送器，将压差转换成直流电流，直流电流由毫安表读得，再由 已知的压差~电流回归式算出相应的压差，可测大流量下的压强差。 7.是否要关闭流程尾部的流量调节 答：不能关闭 流体阻力的测定主要根据压头来确定；尾部的流量调解阀；起的作用是调解出流量；由于测 试管道管径恒定；根据出流量可以确定管道内流体流速；而流速不同所测得的阻力值是不同的； 这个在水力计算速查表中也有反映出的。你在实际测试的时候是要打开流量调解阀的；肯定在尾

流体流动阻力测定实验

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λ的测定方法。 2、掌握不同流量下摩擦系数λ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 = ρf P ?=2 2 u 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d ε?的影响，即λ= )(Re,d f 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= 2 2u P l d f ???ρ （4-2） 雷诺数 Re =μ ρ ??u d （4-3） 式中-μ流体的黏度，Pa*s 测量直管两端的压力差p ?和流体在管内的流速u ，查出流体的物理性质，即可分别计算出对应的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。

流体流动阻力实验

实验一 流体流动阻力实验 一、实验目的 1、学习直管摩擦阻力f P ?、直管摩擦系数λ的实验方法； 2、掌握不同流量下摩擦系数λ与雷诺数Re 之间的关系及其变化规律； 3、学习局部阻力的测定方法； 4、学习压强差的几种测量方法和技巧； 5、掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验原理 1． 直管摩擦系数 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： ρ ρf f P P P h ?=-= 2 1 （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） 2 2 u d l P h f f λρ=?= （2） 整理（1）（2）两式得 2 2u P l d f ???=ρλ （3） μ ρ ??= 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 （流量V ）之间的关系。 测得一系列流量下的f P ?后，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 ，从而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 2 2 'u P h f f ζρ =?= ' （5） 2'2u P f ?????? ??=ρζ （6） 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3 局部阻力测量取压口布置图 局部阻力引起的压强降'f P ? 可用下面的方法测量：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，在其上、下游开两对测压口a-a ’和b-b ＇，见图3，使 ab ＝bc ； a ＇b ＇＝b ＇c ＇ 则 △P f ，a b ＝△P f ，bc ； △P f ，a ＇b ＇= △P f ，b ＇c ＇

实验一流体流动阻力的测定

. 化学实验教学中心 实验报告 化学测量与计算实验Ⅱ 实验名称：流体流动阻力的测定 学生姓名：学号： 院（系）：年级：级班 指导教师：研究生助教： 实验日期： 2017.05.26 交报告日期： 2017.06.02

一、实验目的 1.学习直管摩擦阻力、直管摩擦系数的测定方法； 2.掌握直管摩擦阻力系数与雷诺数和相对粗糙度之间的关系及其变化规律； 3.掌握局部阻力的测量方法； 4.学习压强差的几种测量方法和技巧； 5.掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。 二、实验原理 化工管路是由直管和各种管阀件组合构成的，流体通过管内流动必定存在阻力。因此，在进行管路设计和流体机械造型时，阻力大小是一个十分重要的参数。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.直管摩擦阻力系数与雷诺数的测定 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。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，对水平等径管道，它们之间存在如下关系： （1-1） （1-2） （1-3） 式中，为直管阻力引起的压头损失，；为管径，；为直管阻力引起的压强降，； 为管长，；为流速，；为流体密度，；为流体的粘度，。 直管摩擦阻力系数与雷诺数之间的关系，一般可以用曲线来表示。在实验装置中，直管段长度与管径都已经固定。若水温一定，则水的密度和粘度也是定值。所以本实验实质上是测定直 管段流体阻力引起的压强降与流速（流量V）之间的关系。根据实验数据以及式（1-2）可以计算出不同流速下的直管摩擦系数，用式（1-3）计算对应的，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出两者的关系曲线。

流体阻力实验报告

化工原理实验报告 实验名称：流体流动阻力测定 班级： 学号： 姓名： 同组人： 实验日期：

流体阻力实验 一、摘要 通过测定不同阀门开度下的流体流量v q ，以及测定已知长度l 和管径d 的光滑直管和粗糙直管间的压差p ?，根据公式22u l p d ρλ?=，其中ρ为实验温度下流体的密度；流 体流速2 4d q u v π= ，以及雷诺数μ ρdu =Re （μ为实验温度下流体粘度），得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re 下的λ值，通过作Re -λ双对数坐标图，可以得出两者的关系曲线，以及和光滑管遵循的Blasius 关系式比较关系，并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数。由公式2 22 1 21p u u ρζ ?+ =- 可求出突然扩大管的局 部阻力系数，以及由Re 64=λ求出层流时的摩擦阻力系数λ，再和雷诺数Re 作图得出层 流管Re -λ关系曲线。 关键词：摩擦阻力系数 局部阻力系数 雷诺数Re 相对粗糙度ε/d 二、实验目的 1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法； 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ζ； 3、测定层流管的摩擦阻力系数λ； 4、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数； 5、将所得光滑管的λ-Re 方程与Blasius 方程相比较。 三、实验原理 1、直管阻力损失函数：f （h f ，ρ，μ， l ，d ，ε, u ）=0 应用量纲分析法寻找hf （ΔP /ρ）与各影响因素间的关系 1）影响因素 物性：ρ，μ 设备：l ，d ，ε 操作：u （p,Z ） 2）量纲分析 ρ[ML -3]，μ[ML -1 T -1]，l [L] ，d [L]，ε[L]，u [LT -1]，h f [L 2 T -2] 3）选基本变量（独立，含M ，L ，T ） d ，u ，ρ（l ，u ，ρ等组合也可以） 4）无量纲化非基本变量 μ：π1＝μρa u b d c [M 0L 0T 0] =[ML -1 T -1][ML -3]a [LT -1]b [L]c ? a=-1,b=-1,c=-1 变换形式后得：π1＝ρud /μ l:π2＝l/d ε:π3＝ε/dh f :π4＝h f /u 2 5）原函数无量纲化

实验一流体流动阻力的测定

实验一 流体流动阻力的测定 一、实验目的 1、学习直管摩擦阻力ΔP f ，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 之间关系的测定方法及其变化规律 3、学会压差变送器和流量计的安装及使用方法。 4、识别组成管路中各个管件，阀门并了解其作用。 二、 实验内容 1、测定水在不同流量下，流过一段等直径水平管的流动阻力和直管摩擦系数。 2、测定不同流量下，流体经阀门或90°弯管时的流动阻力系数，检查数据的重复性。 三、基本原理 由于流体粘性的存在，流体在流动的过程中会发生流体间的摩擦，从而导致阻力损失。层流时阻力损失的计算式是由理论推导得到的；湍流时由于情况复杂得多，未能得出理论式，但可以通过实验研究，获得经验的计算式。其研究的基本步骤如下： ①寻找影响过程的主要因素 对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能地列出影响过程的主要因素。对湍流时直管阻力损失h f 与诸多影响因素的关系式应为： h f =f(d,u,ρ,μ,l ,ε) (1) ②、因次分析法规划实验 当一个过程受多个变量影响时，通常用网络法通过实验以寻找自变量与因变量的关系，以（1）式为例，若每个自变量的数值变化10次，测取h f 的值而其他自变量保持不变，6个自变量，实验次数将达106 。为了减少实验工作量，需要在实验前进行规划，以尽可能减少实验次数。因次分析法是通过将变量组合成无因次数群，从而减少实验自变量的个数，大幅度地减少实验次数。 通过因次分析法可以将对（1）式的研究转变成对以下（2）式的4个无因次数之间的关系的研究。 即： ),,( '2 d d l du f u h f ε μρ= （2） 其中，若实验设备已定，那么以上（2）式可写为： 2 ),(2 u d l d du f h f ??=εμρ （3） 若实验设备是水平直管，以上（3）式可写为：

流体流动阻力的测定

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 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： Δp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： 由量纲分析可以得到四个无量纲数群： 欧拉数，雷诺数，相对粗糙度和长径比

从而有 取，可得摩擦系数与阻力损失之间的关系： 从而得到实验中摩擦系数的计算式 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，对于光滑管（水力学光滑），大量实验证明，Re 在氛围内，λ与Re的关系遵循Blasius关系式，即 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： 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 可以得到局部阻力系数的计算式： 式中，、分别为细管和粗管中的平均流速，为2,1截面的压差。 突然扩大管的理论计算式为：ζ（），、分别为细管和粗管的流通

化工原理实验三单相流体阻力测定实验

实验三 单相流体阻力测定实验 一、实验目的 ⒈ 学习直管摩擦阻力△P f 、直管摩擦系数的测定方法。 ⒉ 掌握不同流量下摩擦系数 与雷诺数Re 之间关系及其变化规律。 ⒊ 学习压差传感器测量压差，流量计测量流量的方法。 ⒋ 掌握对数坐标系的使用方法。 二、实验内容 ⒈ 测定既定管路内流体流动的摩擦阻力和直管摩擦系数。 ⒉ 测定既定管路内流体流动的直管摩擦系数与雷诺数Re 之间关系曲线和关系式。 三、实验原理 流体在圆直管内流动时，由于流体的具有粘性和涡流的影响会产生摩擦阻力。流体在管内流动阻力的大小与管长、管径、流体流速和摩擦系数有关，它们之间存在如下关系。 h f = ρf P ?=2 2 u d l λ （3-1） λ= 22u P l d f ?? ?ρ （3-2） Re = μ ρ ??u d （3-3） 式中：-d 管径，m ； -?f P 直管阻力引起的压强降，Pa ； -l 管长，m ； -u 管内平均流速，m / s ； -ρ流体的密度，kg / m 3 ； -μ流体的粘度，N ·s / m 2 。 摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。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△P f 与流速u （流量V ）之间的关系。 根据实验数据和式3-2可以计算出不同流速（流量V ）下的直管摩擦系数λ，用式3-3计算对应的Re ，从而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。

四、实验流程及主要设备参数： 1.实验流程图:见图1 水泵8将储水槽9中的水抽出,送入实验系统,首先经玻璃转子流量计2测量流量,然后送入被测直管段5或6测量流体流动的光滑管或粗糙管的阻力,或经7测量局部阻力后回到储水槽, 水循环使用。被测直管段流体流动阻力△p可根据其数值大小分别采用变送器18或空气—水倒置∪型管10来测量。

流体阻力实验报告

北京化工大学化工原理实验报告 实验名称：流体流动阻力测定 班级：化工10 学号：2010 姓名： 同组人： 实验日期：2012.10.10

流体阻力实验 一、摘要 通过测定不同阀门开度下的流体流量v q ，以及测定已知长度l 和管径d 的光滑直管和粗糙直管间的压差p ?，根据公式2 2u l p d ρλ?=，其中ρ为实验温度下流体的密度；流体流速 24d q u v π= ，以及雷诺数μ ρdu =Re （μ为实验温度下流体粘度），得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同Re 下的λ值，通过作Re -λ双对数坐标图，可以得出两者的关系曲线，以及和光滑管遵循的Blasius 关系式比较关系，并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数。由公式2 22 1 21p u u ρζ?+ =- 可求出突然扩大管的局部阻力系数，以及由 Re 64= λ求出层流时的摩擦阻力系数λ，再和雷诺数Re 作图得出层流管Re -λ关系曲线。 关键词：摩擦阻力系数 局部阻力系数 雷诺数Re 相对粗糙度ε/d 二、实验目的 1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法； 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ζ； 3、测定层流管的摩擦阻力系数λ； 4、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 的函数； 5、将所得光滑管的λ-Re 方程与Blasius 方程相比较。 三、实验原理 1、直管阻力损失函数：f （h f ，ρ，μ， l ，d ，ε, u ）=0 应用量纲分析法寻找hf （ΔP /ρ）与各影响因素间的关系 1）影响因素 物性：ρ，μ 设备：l ，d ，ε 操作：u （p,Z ）

实验一 流体流动阻力测定实验

4.1 流体流动阻力测定实验 一、实验目的 ⒈学习直管摩擦阻力△P f 、直管摩擦系数λ的测定方法。 ⒉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其变化规律。 ⒊掌握局部阻力的测量方法。 ⒋学习压强差的几种测量方法和技巧。 ⒌掌握双对数坐标系的使用方法。 二、实验内容 ⒈测定实验管路（光滑管和粗糙管）内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。 ⒉测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系曲线。 ⒊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直管摩擦系数λ与雷诺数Re 的测定 流体在管道内流动时，由于流体的粘性作用和涡流的影响会产生阻力。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 = ρf P ?=22 u d l λ （4-1） λ=22u P l d f ???ρ （4-2） Re = μρ??u d （4-3） 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。 直管摩擦系数λ与雷诺数Re 之间有一定的关系，这个关系一般用曲线来表示。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△P f 与流速u （流量V ）之间的关系。 根据实验数据和式（1-2）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ，用式（1-3）计算对应的Re ，从而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。 ⒉局部阻力系数ζ的测定 22 'u P h f f ζρ=?=' （4-4）

化工原理实验~流体流动阻力系数的测定实验报告

流体流动阻力系数的测定实验报告 一、实验目的: 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及突然扩大管与阀门的局部阻力系数ξ。 3、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺系数Re与相对粗糙度的函数。 4、将所得光滑管的λ—Re方程与Blasius方程相比较。 二、实验器材: 流体阻力实验装置一套 三、实验原理: 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,由于黏性与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与方向突然变化,产 生局部阻力。影响流体阻力的因素较多,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 △P=f (d, l, u,ρ,μ,ε) 引入下列无量纲数群。 雷诺数Re=duρ/μ 相对粗糙度ε/ d 管子长径比l / d 从而得到 △P/(ρu2)=ψ(duρ/μ,ε/ d, l / d) 令λ=φ(Re,ε/ d) △P/ρ=(l / d)φ(Re,ε/ d)u2/2 可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系,这种关系可用试验方法直接测定。 h f=△P/ρ=λ(l / d)u2/2 ——直管阻力,J/kg 式中,h f l——被测管长,m d——被测管内径,m u——平均流速,m/s λ——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流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差 与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,这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re关系。 (1)、湍流区的摩擦阻力系数 在湍流区内λ=f(Re,ε/d)。对于光滑管,大量实验证明,当Re在3×103~105范围内,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的关系均以图来表示。 2、局部阻力

流体流动阻力测定实验报告

《实践创新基础》报告 姓名： 班级学号： 指导教师： 日期： 成绩： 南京工业大学化学工程与工艺专业

实验名称:流体流动阻力测定实验 一、实验目的 1 测定流体在圆直等径管内流动时的摩擦系数λ与雷诺数Re的关系，将测得的λ~Re曲线与由经验公式描出的曲线比较； 2 测定流体在不同流量流经全开闸阀时的局部阻力系数ξ 3 掌握流体流经直管和阀门时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律 4 学会倒U形差压计 1151差压传感器 Pt温度传感器和转子流量计的使用方法 5 观察组成管路的各种管件阀门，并了解其作用。 6 掌握化工原理实验软件库的使用 二、实验装置流程示意图及实验流程简述 来自高位水槽的水从进水阀1首先流经光滑管11上游的均压环，均压环分别与光滑管的倒U形压差计和1151压差传感器15的一端相连，光滑管11下游的均压环也分别与倒U 形压差计和1151压差传感器的另一端相连。 当球阀3关闭且球阀2开启时，光滑管的水进入粗糙管12，粗糙管上下游的均压环分别同时与粗糙管的倒U形压差计和1151压差传感器的两端相连。当球阀5关闭时，从粗糙管下来的水流经铂电阻温度传感器18，然后经流量调节阀6及流量计16后，排入地沟。 当球阀2关闭且球阀3打开时，从光滑管来的水就流入装有闸阀4的不锈钢管13，闸阀两端的均压环分别与一倒U形压差计的两端相连，最后水流经流量计，再排入地沟。

三、简述实验操作步骤及安全注意事项 1 操作步骤 （1）排管路中的气泡。 打开阀1、2、3、6，排除管路中的气泡，直至流量计中的水不含气泡为至，然后关闭阀6。 （2）1151压差传感器排气及调零。 排除两个1151压差传感器内气泡时，只要打开压差传感器下面的考克7、8、9、10，当软管内水无气泡时，排气结束，此过程可反复多次，直至无气泡为至。 压差传感器排气结束后，用螺丝刀调节压差传感器背后Z旋扭，使相应的仪表数字显示在0左右，压差传感器即可进入实验状态。 （3）U形压差计内及它们连接管内的气泡的排除。 关闭倒U形压差计上方的放空阀，打开U形压差计下方的排水考克，再打开U形压差计下方与软管相连的左右阀，关闭左右阀中间的平衡阀，直到玻璃管中水不出现气泡，然后关闭U形压差计下方与软管相连的左右阀，打开上方的放空阀和下方的排水考克，令玻璃管内水位下降到适当高度，再打开左右阀中间的平衡阀，倒U形压差计两玻璃管内的水位会相平，否则重复上过排汽过程，直至两玻璃管内的水位相平。 测定光滑管直管阻力、粗糙管直管阻力、局部阻力的三个倒U形压差计的排气方法相同，再此不再一一介绍。特别注意的是，实验过程不能碰撞玻璃管，以免断裂。 （4）直管阻力的测定。 打开阀2，关闭阀3，调节阀6，流量从2m3 /h开始，分别记录相应的光滑管及粗糙管的倒U形压差计两玻璃管内的指示剂高度差，流量每次增加1 m3/h, 直至最大流量。在测量过程应密切注意转子流量计中的流量变化，因为四套实验装置的水流量会相互干扰。（5）局部阻力的测定。 关闭阀2，排开阀3，调即阀6，取三个不同的流量，如2、3、4m3/h,记录相应指示剂高度差。水温可在最后测，测一次即可。 2 注意事项 开关阀门时，一定要缓慢开关，以防止仪表受损。 四、实验装置的主要设备仪器一览表

流体阻力测定实验

流体阻力测定实验实验指导书 环境与市政工程学院 2015年11月

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其变化规律。 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、实验内容: 1.测定实验管路内流体流动的阻力和直管摩擦系数λ。 2.测定实验管路内流体流动的直管摩擦系数λ与雷诺数Re 和相对粗糙度之间的关系曲线。 3.测定管路部件局部摩擦阻力f P ?和局部阻力系数ζ。 三、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： ρρf f 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） 2 2u d l h f P f λρ==? （2） 整理（1）（2）两式得 2 2u 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△P f 与流速u （流量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 f f ζρ=?=' 2'2u P 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。其数值用差压 传感器来测量。 四、实验装置的基本情况: 1.实验装置流程示意图:

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，)(ερμ、、、、、u l d f h f =。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： ?? ????ξμρ=ρ?d ,du ,d l F u P 2 λ=Ψ（Re ，ε/d ） 雷诺准数μ ρdu e = R ;2 2 u d l P h f ??=?=λρ 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。 g P Hg )R(ρρ-=?

易知，直管摩擦系数λ仅与Re 和 d ε 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 d ε 的关系，然后计算画图即可。 2.局部阻力 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 来表示，用公式表示： 2 2 u P h f ξρ=?= 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 由 22 u d l h f ??=λ和2 2u h f ξ=知，当实验装置确定后，只要改变管路中流体流速u 及流量V ，测定相应的直管阻力压差ΔP 1和局部阻力压差ΔP 2，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ΔP 1和局部阻力压差ΔP 2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 。 【测量点】在直管段两端和局部两端各设一对测压点，分别测定ΔP 1 和ΔP 2 ，还要在管路中配置一个流量和温度测试点。 【测试方法】温度用温度计测定，流量我们用涡轮流量计来测定，则 Ｑ=f/ξ 其中，f 表示涡轮流量计的转子频率，其值由数显仪表显示；ξ为涡轮流量计的仪表系数；Q 为流量，单位L/s 。 五、实验装置流程及说明 主要设备和部件：离心泵，循环水箱，涡轮流量计，阀门，直管及管件，玻

流体流动阻力实验报告

西南民族大学学生实验报告 课程名称：化工原理实验教师：实验室名称：BS-305 教学单位：化环学院专业：中药学班级：1101班 姓名：学号：实验日期：10.31 实验成绩：批阅教师：日期： 一.实验名称：实验一流体流动阻力的测定 二.实验目的： ① 握测定流体流动阻②测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。③测定层流管的摩擦阻 力。④验证湍流区内摩擦系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度的函数。⑤识别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 三.基本原理： 1.直管摩擦阻力系数λ测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 2 2 f p l u h d λ ρ ? ==?即， 2 2 lu p d ρ λ? = 式中 f h——直管阻力，J/kg；l——被测管长，m；d——被测管内径，m；u——平均流速，m/s；λ——摩擦阻力系数。 滞流（层流）时， 64 Re λ=湍流时，雷诺数 du Re ρ μ = A q u v = 2.局部阻力系数ξ的测定： 2 2 f u hξ =，即 2 2 u p ρ ξ ' ? = 四.实验装置与流程： 1、装置组成部分 本实验装置如图1；装置相关参数在化工原理实验指导书上p21的表2-1所示。由于管子的材质存在批次的差异，所以可能会产生管径的不同，所以表2-1中管内径只能做参考。

图1：流体阻力实验装置图 1—水箱；2—离心泵；3—压力表；4—孔板流量计；5—上水阀；6—高位水槽 7—曾流光流量调节阀；8—阀门管线开关阀；9—球阀；10—截止阀；11—光滑管开关阀 12—粗糙管开关阀；13—突然扩大管开关阀；14—流量调节阀 2、开车前准备 3、流体流动阻力实验步骤 ①启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其对应的切换阀，关闭其他开关阀和切换阀，确 保测压点一一对应。 ②系统要排净气体使液体连续流动。设备和测压管线中的气体都要排净，检验的方法是当流量为零时， 观察U形压差计的两液面是否水平。 ③读取数据时，应注意稳定后再读数。测定直管摩擦阻力时，流量由大到小，充分利用面板量程测取 7组数据。本次实验层流管不做测定。 ④测完一根管数据后，应将流量调节阀关闭，观察压差计的两液面是否水平，水平时才能更换另一条 管路，否则全部数据无效。同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要 关严，防止内漏。 4、停车操作 五、实验数据处理 1、原始数据记录表如下： 根据金属温度计读出来的温度，然后通过查表找出对应水的密度以及粘度并且填入下表： 数据记录与处理表 光滑管 水流量/ m3.h-1 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.5 3.0 水温/℃15.5 15.8 16.0 16.2 16.5 16.7 17.0 密度ρ（kg/m3 999.0 998.9 998.9 998.9 998.8 998.8 998.7 粘度 μ（3 10- ?Pa·s） 1.1258 1.1111 1.1111 1.1111 1.0970 1.0970 1.0828 管内径：20.0 mm 粗糙管 水流量/m3.h-1 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.5 3.0 水温/℃12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.2 14.8 密度ρ（kg/m3999.5 999.4 999.3 999.2 999.2 999.2 999.1 粘度μ（3 10- ? Pa·s） 1.2363 1.2195 1.2028 1.1869 1.1709 1.1700 1.1404 管内径：21.0 mm 局部阻力 水流量/ m3.h-1 1.0 1.2 1.5 1.7 2.0 2.5 3.0 水温/℃17.8 18 18.1 18.2 18.2 18.2 18.2 密度ρ（kg/m3998.6 粘度μ（ 3 10- ? Pa·s） 1.0559

流体流动阻力的测定实验报告

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 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、），

流体阻力实验报告

化工大学 化工原理实验报告 实验名称：流体流动阻力测定 班级：化工10 学号：2010 姓名： 同组人： 实验日期：2012.10.10

流体阻力实验一、摘要 d 的光滑直管和 ，得出湍流区光滑直管和粗 糙直管在不同Re 及和光滑管遵循的Blasius关系式比较关系，并验证了湍流区摩擦阻力系数λ为雷诺数Re 和相对粗糙度ε/d 再和雷诺数Re 关键词：摩擦阻力系数局部阻力系数雷诺数Re 相对粗糙度ε/d 二、实验目的 1、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法； 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ζ； 3、测定层流管的摩擦阻力系数λ； 4、验证湍流区摩擦阻力系数λ为雷诺数Re和相对粗糙度ε/d的函数； 5、将所得光滑管的λ-Re方程与Blasius方程相比较。 三、实验原理 1、直管阻力损失函数：f（h f，ρ，μ，l，d，ε, u）=0 应用量纲分析法寻找hf（ΔP /ρ）与各影响因素间的关系 1）影响因素 物性：ρ，μ设备：l，d，ε操作：u（p,Z） 2）量纲分析 ρ[ML-3]，μ[ML-1 T-1]，l[L] ，d[L]，ε[L]，u[LT-1]，h f [L2 T-2] 3）选基本变量（独立，含M，L，T） d，u，ρ（l，u，ρ等组合也可以） 4）无量纲化非基本变量 μ：π1＝μρa u b d c[M0L0T0] =[ML-1 T-1][ML-3]a[LT-1]b[L]c?a=-1,b=-1,c=-1 变换形式后得：π1＝ρud /μ l:π2＝l/dε:π3＝ε/d h f:π4＝h f/u2 5

6 层流圆直管（Re<2000）：λ=φ（Re）即λ=64/Re 湍流水力学光滑管（Re>4000）：λ=0.3163/Re0.25 湍流普通直管（4000临界点）：λ=φ（ε/d 2 考虑流体阻力等因素，通常管道设计液速值取1～3m/s，气速值取10～30m/s。 大多数阀门：顺时针旋转是关闭，逆时针旋转是打开。 四、实验流程 粗糙管： 操作装置图如下：