流体流动阻力的测定

17321001     1120102761   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：

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摘要：

本实验通过测定流体在不同管路中流动时的流量qv、测压点之间的压强差ΔP，结合已知的管路的内径、长度等数据，应用机械能守恒式算出不同管路的λ‐Re变化关系及突然扩大管的?-Re关系。从实验数据分析可知，光滑管、粗糙管的摩擦阻力系数随Re增大而减小，并且光滑管的摩擦阻力系数较好地满足Blasuis关系式： 。突然扩大管的局部阻力系数随Re的变化而变化。

一、  目的及任务

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及突然扩大管和阀门的局部阻力系数ξ。

③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。

④将所得光滑管λ-Re方程与Blasius方程相比较。

二、  基本原理

1.  直管摩擦阻力

不可压缩流体，在圆形直管中做稳定流动时，由于黏性和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和方向突然变化，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相关，可表示为：

△p=?(,,,ρ, μ, ε)

引入下列无量纲数群。

雷诺数

相对粗糙度

管子长径比

从而得到

令

可得到摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。

式中

——直管阻力，J/kg；

——被测管长，m；

——被测管内径，m；

——平均流速，m/s；

——摩擦阻力系数。

当流体在一管径为的圆形管中流动时，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和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速科测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得到某一相对粗糙度下的λ-Re关系。

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化工基础实验报告

实验名称            流体阻力实验组          

班级   化11    姓名    李瑾     学号    2011011792     成绩         

实验时间     20##/12/8         同组成员   曹力威  张鹏翀          

一、实验目的

1、测定湍流状态光滑管、粗糙管的λ随Re变化关系；

2、测定湍流状态突扩管、截止阀、球阀的ζ值；

3、测定层流状态直管道的λ随Re变化关系；

4、测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线；

5、测定单级离心泵出口阀开度一定时的管路特性曲线；

6、测定孔板流量计的孔流系数C₀随Re变化关系。

二、实验原理

1．流体阻力测定

流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的作用产生摩擦阻力；在流经弯头、阀门等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。这些能量损失都表现为机械能的减少，结合因次分析用h_f表示如下：

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实验一流体流动阻力的测定

摘要：通过实验测定流体在光滑管、粗糙管、层流管中流动时，借助于伯努利方程计算摩擦阻力系数和雷诺数之间的关系，并与理论值相比较。同时以实验手段计算突然扩大处的局部阻力，并对以上数据加以分析，得出结论。

一、目的及任务

1.掌握测定流体流动阻力的实验的一般实验方法。

2.测定直管的摩擦阻力系数及突然扩大管和阀门的局部阻力系数。

3.测定层流管的摩擦阻力。

4.验证湍流区内摩擦阻力系数与雷诺数Re和相对粗糙度的函数。

5.将所得的光滑管的-Re方程与Blasius方程相比较。

二、基本原理                                                             

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，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在突然扩大、弯头等管件时，由于流体运动速度和方向的突然变化，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，流体流经处几何尺寸以及流动状态有光，可表示为

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北 京 化 工 大 学

化 工 原 理 实 验 报 告

实验名称：           流体阻力实验

班    级：            

姓    名：              

学    号：                  序  号：   

同 组 人：             

设备型号：

实验日期：            

一、实验摘要

本实验使用UPRSⅢ型第4套实验设备，通过测量不同流速下水流经不锈钢管、镀锌管、层流管、突扩管、阀门的压头损失来测定不同管路、局部件的雷诺数与摩擦系数曲线。确定了摩擦系数和局部阻力系数的变化规律和影响因素，验证在湍流区内λ与雷诺数Re和相对粗糙度的函数。该实验结果可为管路实际应用和工艺设计提供重要的参考。

关键词：摩擦系数，局部阻力系数，雷诺数，相对粗糙度

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北 京 化 工 大 学

实   验   报   告

                                                                                          

课程名称：    化工原理实验                       实验日期： 2015.12.3

班    级：                                       姓    名：  

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