流体流动阻力测定实验报告

实验报告

课程名称： 指导老师： 成绩：

实验名称： 实验类型： 同组学生姓名：

一、实验目的和要求

1.掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。

2.测定直管摩擦系数 λ 与雷诺准数 Re 的关系，流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数 ，验证在一般湍流区内 λ 与 Re 的关系曲线，考察ζ与Re是否相关。

3.识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用,获得对Re，摩擦系数λ，局部阻力系数ζ的感性认识。

二、实验内容和原理

1流量计校核

通过计时称重对涡轮流量计读数进行校核。

2. Re 数：

3. 直管阻力摩擦系数 λ 的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为：

4.局部阻力系数ζ的测定

局部阻力压力降的测量方法：测量管件及管件两端直管（总长度 l' ）总的压降p，减去其直管段的压降，该直管段的压降可由直管阻力pf（长度 l ）实验结果求取。

三、主要仪器设备

Figure 1 实

1—水箱 2—离心泵 3、11、12、13、14—压差传感器 4—温度计 5—涡轮流量计16—粗糙管实验段 17—光滑管实验段 18—闸阀 19—截止阀 20—引水漏斗 21、22—调节阀 23—泵出口阀 24—旁路阀（流量校核） a b c de f g h — 取压点

表格 1 表格2，

四．操作方法和实验步骤

1.离心泵灌水，关闭出口阀（23），打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀（23）缓缓开到最大。对压差传感器进行排气，完成后关闭排气阀门，使压差传感器处于测量状态。

2.开启旁路阀（24），关闭光滑管段阀件，选定最小流量1.00m3/h，,记录最大流量，设定大于10个数值上等比的流量观测值。自大至小，改变流量，每次改变流量，待流动达到稳定后，记录压

差、流量、温度等数据。粗糙管段测量同光滑管段测量。

3.实验结束，关闭出口阀（23）。

五、实验数据记录和处理

5.1流量计校核

仪器读数：V1=0.61m3·h-1，空桶质量m0=0.46kg

τ=50.00s时，桶的质量m1=10.22kg，水温tr=32.1℃，ρ=995.0kg/m3

实际流速：V2=

偏差E=(0.71-0.61)/0.61 *100%=16.4%

表格 3 光滑管段实验数据记录

表格 4 粗糙管段实验数据记录

实验所用流体为水，ρ，μ的计算参考文献值[1],内插法处理

t=20, ;t=30,; t=40,

t=28,; t=29,; t=30,; t=31,

t=32,

表格 5.光滑管段流动阻力参数计算结果

表格 6粗糙管段流动阻力参数计算结果

对照Moody图[1]，

Figure 3．Moody 图

查得光滑管段λ1-Re图对应的相对粗糙度ε1/d1=0.002;粗糙管段λ2-Re图对应的相对粗糙度ε2/d2>0.05.

绝对粗糙度：ε1=0.002*21=0.42mm，ε2>0.05*22=1.10mm;

查表[2]知，中等腐蚀的无缝钢管绝对粗糙度：ε~0.4mm；普通镀锌钢管绝对粗糙度：ε：0.1~0.15mm

截止阀局部阻力系数:ζ1=10.70

闸阀局部阻力系数：ζ2=1.04

（两者均取ζ-Re曲线上平直部分对应的局部阻力系数）

查文献，知截止阀在全开时ζ=6.4，闸阀在全开时ζ=0.17

六．实验结果与分析

1.实验误差分析：

1.1由对涡轮流量计的校核知，当流速较小时，流量计的测量误差较大，可达16.4%，因而λ-Re，ζ-Re图上，Re值较小时，实验数据点的误差较大。

1.2实验读数时，由于仪表显示的读数值并不稳定，液体实际的流动不是不可压缩的稳定流动，Δp，V，t值随时间变化存在一定程度上的波动。

1.3温度传感器，流量计，压差传感器的仪器测量误差不可避免。

1.4调节流量时，流动并未完全稳定读数

1.5计算局部阻力系数时，采用的公式：，合成不确定度相较摩擦阻力系数测定时，引入的不确定度增加了一项，误差增大。

1.6所用的水不够洁净，含较多杂质，而实验中都做纯水处理，实际流体的μ，ρ值与计算得到的值存在一定程度的偏差。

2.实验结果分析

2.1.实验测得光滑管的绝对粗糙度ε1=0.42mm,在给出的参考范围~0.4mm内，粗糙管的绝对粗糙度>1.10mm,偏大，可能原因水管使用较久由于污垢腐蚀而造成绝对粗糙度偏大

2.2实验测得的截止阀与闸阀在全开时，局部阻力系数较文献值均偏大，可能的原因：a.实际因为阀件的制造水平，加工精度不同的原因，不同的阀件的局部阻力系数在一定范围内波动；b.实验用阀件可能存在积垢，腐蚀的问题，导致局部阻力系数偏大。

3.思考题

3.1在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？为什么？

答：是，由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。

3.2．如何检测管路中的空气已经被排除干净？

答：关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。

3.3．以水做介质所测得的λ～Re 关系能否适用于其它流体？如何应用？

答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、ρ 、μ变化。

3.4.在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的λ～Re 数据能否关联在同一

条曲线上？

答：不可以，,设备改变，相对粗糙度也发生改变，从而λ变化。

3.5．如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响？

答：有毛刺，增加额外的阻力损失，安装不垂直，增加额外的压差，使测量误差增大。

七．参考文献

[1].何潮洪，冯霄.化工原理（上册）. [M]科学出版社：2013

[2].时均.化学工程手册 上卷.[M] 化学工业出版社：1996

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/ce50ee3cbb0d4a7302768e9951e79b89690268db.html