流體流動阻力測定

1、化 工 原 理 實 驗 報 告實 驗 名 稱： 流體流動阻力測定 學(xué) 院： 化學(xué)工程學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級： 化工091班 姓 名： 黃康康 學(xué) 號： 序號： 26 同組者姓名： 戴梨勇、董孝石 指 導(dǎo) 教 師： 董明 日 期： 2011年10月17日 一、 實驗?zāi)康?掌握流體經(jīng)直管和管閥件時阻力損失的測定方法。通過實驗了解流體流動中能量損失的變化規(guī)律2測定直管摩擦系數(shù)于雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的關(guān)系3測定流體流經(jīng)閘閥等管件時的局部阻力系數(shù)4學(xué)會壓差計和流量計的適用方法5觀察組成管路的各種管件、閥件，并了解其作用。二、 實驗原理 流體在管內(nèi)流動時，猶豫粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免得要消

2、耗一定的機(jī)械能，這種機(jī)械能的消耗包括流體流經(jīng)直管的沿程阻力和因流體運動方向改變所引起局部阻力。1、沿程阻力影響阻力損失的因素很多，尤其對湍流流體，目前尚不能完全用理論方法求解，必須通過實驗研究其規(guī)律。為了減少實驗工作量，使實驗結(jié)果具有普遍意義，必須采用因次分析方法將各變量組合成準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。根據(jù)因次分析，影響阻力損失的因素有， (a)流體性質(zhì)：密度、粘度；(b)管路的幾何尺寸：管徑d、管長l、管壁粗糙度； (c)流動條件：流速。可表示為：則式中，稱為摩擦系數(shù)。層流 (滯流)時，64Re；湍流時是雷諾準(zhǔn)數(shù)Re和相對粗糙度的函數(shù)，須由實驗確定2、局部阻力 局部阻力通常有兩種表示方法，即當(dāng)量長度法和阻

3、力系數(shù)法。(1)當(dāng)量長度法 流體流過某管件或閥門時，因局部阻力造成的損失，相當(dāng)于流體流過與其具有相當(dāng)管徑長度的直管阻力損失，這個直管長度稱為當(dāng)量長度，用符號le表示。則流體在管路中流動時的總阻力損失 為（2)阻力系數(shù)法 流體通過某一管件或閥門時的阻力損失用流體在管路中的動能系數(shù)來表示，這種計算局部阻力的方法，稱為阻力系數(shù)法。即式中，局部阻力系數(shù)，無因次； u 在小截面管中流體的平均流速，ms三、 實驗裝置流程示意圖（1）實驗裝置 實驗裝置如圖所示主要由離心泵，不同管徑、材質(zhì)的管子，各種閥門和管件、轉(zhuǎn)子流量計等組成。第一根為不銹鋼光滑管，第二根為鍍鋅鐵管，分別用于光滑管和粗糙管湍流流體流動阻力的

4、測定。第三根為不銹鋼管，裝有待測閘閥，用于局部阻力的測定。 （2）裝置結(jié)構(gòu)尺寸 表1-1 裝置參數(shù)名稱材質(zhì)內(nèi)管徑（mm）測量段長度 （m）裝置（1）裝置（2）光滑管不銹鋼管28.97428.4755 1.2 粗糙管鍍鋅鐵管27.740627.74061.2局部阻力閘閥27.887827.88781.2層流管鋼管882.5四、 實驗步驟1做光滑管、粗糙管、局部阻力實驗時，關(guān)閉閥5和閥6.2打開泵的出口閥2與灌水閥、排氣閥，給水泵灌水，管好后關(guān)閉泵的排氣閥、出口閥2和灌水閥。打開總電源，打開儀表電源，開關(guān)旋到“直接”位置，離心泵停止按鈕亮，按下啟動按鈕啟動離心泵。3換換打開泵的出口閥2，及歌管閥門

5、，做好倒U型壓差計的排氣準(zhǔn)備。4按U型壓差計的適用方法，對倒U型壓差計在帶壓且零流量的情況下進(jìn)行排氣調(diào)零。5當(dāng)裝置確定后，根據(jù)實驗測定值，可計算和，在等溫條件下，雷諾數(shù)Re=du/=Au 其中A為常數(shù)，因此只要調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥，可得一系列Re的實驗點，繪出Re曲線。6半開閥，緩緩調(diào)節(jié)閥3，穩(wěn)定后，正確測取壓差和流量等參數(shù)。再改變流量，讀取不同流量下的測取壓差和流量等有關(guān)參數(shù)。7流量從1m/h開始，每改變0.4左右，測實驗數(shù)據(jù)并記錄。8做層流管實驗時，關(guān)閉閥4、5，打開閥3、6，正常啟動水泵后，關(guān)閉轉(zhuǎn)子流量計上的層流流量調(diào)節(jié)閥，對小倒U型壓差計進(jìn)行排氣調(diào)零工作。五、 原始實驗數(shù)據(jù)（附頁，需指導(dǎo)教師

6、簽字）六、 數(shù)據(jù)處理 光滑管 粗糙管 閘閥流量LhH1cmH2cmHcm流量LhH1cmH2cmHcm流量LhH1cmH2cmHcm518030.933.42.5335020.458.438.0260024.038.714.7530031.733.82.1300021.256.034.8300021.846.624.8470039.632.7-6.9280021.454.933.5320020.543.623.1438028.931.22.3260021.953.531.6340020.045.525.5400028.029.91.9240022.052.230.2360018.746.627

7、.9450029.031.42.4220022.350.928.6380018.049.031.0420028.630.41.8200022.549.627.1400016.651.234.6查數(shù)據(jù)可知 水 黏度：1.1111 mPa.s 密度：998.6 kg/m3以V=3.0 m3/h為例，p =gH=9.81*0.035*998.6=342.8kPa, ， ， L=1.2m，d=27.7406mm， =0.083，Re=34405.9根據(jù)上表計算：閘閥數(shù)據(jù)如下：則局部阻力系數(shù)如下：七、 思考題解答1流體流動時為什么會產(chǎn)生摩擦阻力？摩擦阻力以哪幾中形式反映出來？答：流體的黏性是產(chǎn)生阻力的主要原因，由于管壁間的摩擦易產(chǎn)生摩擦阻力形式有沿程阻力和局部阻力。2如何檢驗測試系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)被排除干凈？若測壓管道中存有氣體將對測量帶來什么影響？答：實驗開始前和結(jié)束后，都應(yīng)關(guān)閉泵的出口閥，檢查倒U型壓差計各臂讀數(shù)是否相同，如不相等，則測壓系統(tǒng)中有氣泡，需重新排氣。3以水做介質(zhì)所測得的？關(guān)系能否適用于其他流體？答：可以用于