實(shí)驗(yàn)二流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)(精).doc

實(shí)驗(yàn)三 流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 辨別組成管路的各種管件、閥門，并了解其作用。（2）測(cè)定流體在圓形直管內(nèi)流動(dòng)時(shí)摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re的關(guān)系。（3）測(cè)定流體流經(jīng)閘閥時(shí)的局部阻力系數(shù)x。二基本原理 直管的摩擦阻力系數(shù)是雷諾數(shù)和相對(duì)粗糙度的函數(shù)，即，對(duì)一定的相對(duì)粗糙度而言，。流體在一定長(zhǎng)度等直徑的水平圓管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，其管路阻力引起的能量損失為： （1）又因?yàn)槟Σ磷枇ο禂?shù)與阻力損失之間有如下關(guān)系（范寧公式） （2）整理（1）（2）兩式得 （3） （4）式中：管徑，m ； 直管阻力引起的壓強(qiáng)降，Pa； 管長(zhǎng)，m； 流速，m / s； 流體的密度，kg / m3； 流體的粘度，Ns / m2。 在實(shí)驗(yàn)裝置中，直管段管長(zhǎng)l和管徑d都已固定。若水溫一定，則水的密度和粘度也是定值。所以本實(shí)驗(yàn)實(shí)質(zhì)上是測(cè)定直管段流體阻力引起的壓強(qiáng)降Pf與流速u（流量V）之間的關(guān)系。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和式（3）可計(jì)算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)，用式（4）計(jì)算對(duì)應(yīng)的Re，從而整理出直管摩擦系數(shù)和雷諾數(shù)的關(guān)系，繪出與Re的關(guān)系曲線。三實(shí)驗(yàn)裝置與參數(shù)1、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)流程示意圖見(jiàn)圖1。 實(shí)驗(yàn)裝置由貯水槽、離心泵、變頻器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計(jì)、壓力表、差壓變送器、不同材質(zhì)的水管、倒U型壓差計(jì)（圖中未畫出）等組成。裝置上有三段并聯(lián)的水平直管，自上而下分別用于測(cè)定局部阻力、光滑管直管阻力和粗糙管直管阻力。測(cè)定局部阻力時(shí)使用不銹鋼管，中間裝有待測(cè)管件（閘閥）；測(cè)定光滑管直管阻力時(shí)，同樣使用內(nèi)壁光滑的不銹鋼管，而測(cè)定粗糙管直管阻力時(shí)，采用管道內(nèi)壁較粗糙的鍍鋅管。水泵2將儲(chǔ)水槽1中的水抽出，送入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，首先經(jīng)玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)15、16測(cè)量流量，然后送入被測(cè)直管段測(cè)量流體在光滑管或粗糙管的流動(dòng)阻力，或經(jīng)10測(cè)量局部阻力后回到儲(chǔ)水槽，水循環(huán)使用。被測(cè)直管段流體流動(dòng)阻力p可根據(jù)其數(shù)值大小分別采用變送器12或空氣-水倒置型管22來(lái)測(cè)量。圖1 流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)流程示意圖1-水箱；2-離心泵；3、4-放水閥；5、13-緩沖罐；6-局部阻力近端測(cè)壓閥；7、15-局部阻力遠(yuǎn)端測(cè)壓閥；8、20-粗糙管測(cè)壓回水閥；9、19-光滑管測(cè)壓閥；10-局部阻力管閥；11-U型管進(jìn)水閥；12-壓力傳感器；14-流量調(diào)節(jié)閥； 15、16-水轉(zhuǎn)子流量計(jì)；17-光滑管閥；18-粗糙管閥；21-倒置U型管放空閥；22-倒置U型管；23-水箱放水閥；24-放水閥；25-渦輪流量計(jì)2、設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù) （1） 被測(cè)光滑直管段： 管徑d0.008m； 管長(zhǎng)L1.698m； 材料不銹鋼管（2） 被測(cè)粗糙直管段： 管徑 d0.010m； 管長(zhǎng)L1.698m； 材料不銹鋼管四、實(shí)驗(yàn)方法及步驟: 向儲(chǔ)水槽內(nèi)注水，直到水滿為止。(有條件最好用蒸餾水，以保持流體清潔) 直流數(shù)字表的使用方法請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀使用說(shuō)明書。 大流量狀態(tài)下的壓差測(cè)量系統(tǒng)，應(yīng)先接電預(yù)熱1015分鐘，調(diào)好數(shù)字表的零點(diǎn)，然后啟動(dòng)泵進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 光滑管阻力測(cè)定： 關(guān)閉粗糙管閥18、粗糙管測(cè)壓進(jìn)水閥20、粗糙管測(cè)壓回水閥8，將光滑管閥17全開(kāi)。 在流量為零條件下，打開(kāi)光滑管測(cè)壓進(jìn)水閥19和回水閥9，旋開(kāi)倒置U型管進(jìn)水閥11，檢查導(dǎo)壓管內(nèi)是否有氣泡存在。若倒置U型管內(nèi)液柱高度差不為零，則表明導(dǎo)壓管內(nèi)存在氣泡，需要進(jìn)行趕氣泡操作。導(dǎo)壓系統(tǒng)如圖2所示。操作方法如下：開(kāi)大流量，使倒置U型管內(nèi)液體充分流動(dòng)，以趕出管路內(nèi)的氣泡；若認(rèn)為氣泡已趕凈，將流量閥關(guān)閉；慢慢旋開(kāi)倒置U型管上部的放空閥21，打開(kāi)閥3、4，使液柱降至零點(diǎn)上下時(shí)馬上關(guān)閉，管內(nèi)形成氣-水柱，此時(shí)管內(nèi)液柱高度差應(yīng)為零。然后關(guān)閉放空閥21。圖2 導(dǎo)壓系統(tǒng)示意圖13-粗糙管測(cè)壓進(jìn)水閥；14-直管壓力傳感器；15-粗糙管測(cè)壓回水閥；16-光滑管測(cè)壓回水閥；17-光滑管測(cè)壓進(jìn)水閥；18-U型管進(jìn)水閥；19-排水閥；20-U型管出水閥；26-U型管放空閥 該裝置兩個(gè)轉(zhuǎn)子流量計(jì)并聯(lián)連接，根據(jù)流量大小選擇不同量程的流量計(jì)測(cè)量流量。 差壓變送器與倒置U型管也是并聯(lián)連接，用于測(cè)量直管段的壓差，小流量時(shí)用倒置型管壓差計(jì)測(cè)量，大流量時(shí)用差壓變送器測(cè)量。應(yīng)在最大流量和最小流量之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，一般測(cè)取1520組數(shù)據(jù)。建議當(dāng)流量小于300Lh時(shí),只用倒置型管來(lái)測(cè)量壓差。 粗糙管阻力測(cè)定：關(guān)閉閥17、光滑管測(cè)壓進(jìn)水閥19、光滑管測(cè)壓回水閥9，全開(kāi)閥18，旋開(kāi)粗糙管測(cè)壓進(jìn)水閥20、粗糙管測(cè)壓回水閥8，逐漸調(diào)大流量調(diào)節(jié)閥，趕出導(dǎo)壓管內(nèi)氣泡。6 從小流量到最大流量，一般測(cè)取1520組數(shù)據(jù)。7 直管段的壓差用差壓變送器測(cè)量。光滑管和粗糙管直管阻力的測(cè)定使用同一差壓變送器，當(dāng)測(cè)量光滑管直管阻力時(shí)，要把通向粗糙管直管阻力的閥門關(guān)閉；同樣當(dāng)測(cè)量粗糙管直管阻力時(shí)，要把通向光滑管直管阻力的閥門關(guān)閉。8. 測(cè)取水箱水溫。9. 待數(shù)據(jù)測(cè)量完畢，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵。五、使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備應(yīng)注意的事項(xiàng) 直流數(shù)字表操作方法請(qǐng)仔細(xì)閱讀說(shuō)明書后,方可使用。 啟動(dòng)離心泵之前，以及從光滑管阻力測(cè)量過(guò)渡到其它測(cè)量之前，都必須檢查所有流量調(diào)節(jié)閥是否關(guān)閉。 利用壓力傳感器測(cè)量大流量下P時(shí),應(yīng)切斷空氣水倒置型玻璃管的閥門18、20否則影響測(cè)量數(shù)值。 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每調(diào)節(jié)一個(gè)流量之后應(yīng)待流量和直管壓降的數(shù)據(jù)穩(wěn)定以后方可記錄數(shù)據(jù)。 較長(zhǎng)時(shí)間未做實(shí)驗(yàn)，啟動(dòng)離心泵之前應(yīng)先關(guān)閉出口閥，否則易燒壞電機(jī)。六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)日期： 裝置號(hào)： 同組實(shí)驗(yàn)人員： 水溫： 管長(zhǎng)： 光滑管內(nèi)徑： 粗糙管內(nèi)徑： 局部阻力管內(nèi)徑： 序號(hào)光滑直管阻力粗糙直管阻力流量(m3/h)壓差（Kpa）流量(m3/h)壓差（Kpa）七實(shí)驗(yàn)結(jié)果用表列出光滑管和粗糙管的和Re值，給出計(jì)算示例，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙