實驗二流體流動阻力測定實驗(精).doc

實驗三 流體流動阻力測定實驗一.實驗目的（1） 辨別組成管路的各種管件、閥門，并了解其作用。（2）測定流體在圓形直管內(nèi)流動時摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)Re的關(guān)系。（3）測定流體流經(jīng)閘閥時的局部阻力系數(shù)x。二基本原理 直管的摩擦阻力系數(shù)是雷諾數(shù)和相對粗糙度的函數(shù)，即，對一定的相對粗糙度而言，。流體在一定長度等直徑的水平圓管內(nèi)流動時，其管路阻力引起的能量損失為： （1）又因為摩擦阻力系數(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降，Pa； 管長，m； 流速，m / s； 流體的密度，kg / m3； 流體的粘度，Ns / m2。 在實驗裝置中，直管段管長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。所以本實驗實質(zhì)上是測定直管段流體阻力引起的壓強降Pf與流速u（流量V）之間的關(guān)系。 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和式（3）可計算出不同流速下的直管摩擦系數(shù)，用式（4）計算對應的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。三實驗裝置與參數(shù)1、實驗裝置實驗流程示意圖見圖1。 實驗裝置由貯水槽、離心泵、變頻器、電動調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計、壓力表、差壓變送器、不同材質(zhì)的水管、倒U型壓差計（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定局部阻力、光滑管直管阻力和粗糙管直管阻力。測定局部阻力時使用不銹鋼管，中間裝有待測管件（閘閥）；測定光滑管直管阻力時，同樣使用內(nèi)壁光滑的不銹鋼管，而測定粗糙管直管阻力時，采用管道內(nèi)壁較粗糙的鍍鋅管。水泵2將儲水槽1中的水抽出，送入實驗系統(tǒng)，首先經(jīng)玻璃轉(zhuǎn)子流量計15、16測量流量，然后送入被測直管段測量流體在光滑管或粗糙管的流動阻力，或經(jīng)10測量局部阻力后回到儲水槽，水循環(huán)使用。被測直管段流體流動阻力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來測量。圖1 流動阻力實驗流程示意圖1-水箱；2-離心泵；3、4-放水閥；5、13-緩沖罐；6-局部阻力近端測壓閥；7、15-局部阻力遠端測壓閥；8、20-粗糙管測壓回水閥；9、19-光滑管測壓閥；10-局部阻力管閥；11-U型管進水閥；12-壓力傳感器；14-流量調(diào)節(jié)閥； 15、16-水轉(zhuǎn)子流量計；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2、設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù) （1） 被測光滑直管段： 管徑d0.008m； 管長L1.698m； 材料不銹鋼管（2） 被測粗糙直管段： 管徑 d0.010m； 管長L1.698m； 材料不銹鋼管四、實驗方法及步驟: 向儲水槽內(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)字表的使用方法請詳細閱讀使用說明書。 大流量狀態(tài)下的壓差測量系統(tǒng)，應先接電預熱1015分鐘，調(diào)好數(shù)字表的零點，然后啟動泵進行實驗。 光滑管阻力測定： 關(guān)閉粗糙管閥18、粗糙管測壓進水閥20、粗糙管測壓回水閥8，將光滑管閥17全開。 在流量為零條件下，打開光滑管測壓進水閥19和回水閥9，旋開倒置U型管進水閥11，檢查導壓管內(nèi)是否有氣泡存在。若倒置U型管內(nèi)液柱高度差不為零，則表明導壓管內(nèi)存在氣泡，需要進行趕氣泡操作。導壓系統(tǒng)如圖2所示。操作方法如下：開大流量，使倒置U型管內(nèi)液體充分流動，以趕出管路內(nèi)的氣泡；若認為氣泡已趕凈，將流量閥關(guān)閉；慢慢旋開倒置U型管上部的放空閥21，打開閥3、4，使液柱降至零點上下時馬上關(guān)閉，管內(nèi)形成氣-水柱，此時管內(nèi)液柱高度差應為零。然后關(guān)閉放空閥21。圖2 導壓系統(tǒng)示意圖13-粗糙管測壓進水閥；14-直管壓力傳感器；15-粗糙管測壓回水閥；16-光滑管測壓回水閥；17-光滑管測壓進水閥；18-U型管進水閥；19-排水閥；20-U型管出水閥；26-U型管放空閥 該裝置兩個轉(zhuǎn)子流量計并聯(lián)連接，根據(jù)流量大小選擇不同量程的流量計測量流量。 差壓變送器與倒置U型管也是并聯(lián)連接，用于測量直管段的壓差，小流量時用倒置型管壓差計測量，大流量時用差壓變送器測量。應在最大流量和最小流量之間進行實驗，一般測取1520組數(shù)據(jù)。建議當流量小于300Lh時,只用倒置型管來測量壓差。 粗糙管阻力測定：關(guān)閉閥17、光滑管測壓進水閥19、光滑管測壓回水閥9，全開閥18，旋開粗糙管測壓進水閥20、粗糙管測壓回水閥8，逐漸調(diào)大流量調(diào)節(jié)閥，趕出導壓管內(nèi)氣泡。6 從小流量到最大流量，一般測取1520組數(shù)據(jù)。7 直管段的壓差用差壓變送器測量。光滑管和粗糙管直管阻力的測定使用同一差壓變送器，當測量光滑管直管阻力時，要把通向粗糙管直管阻力的閥門關(guān)閉；同樣當測量粗糙管直管阻力時，要把通向光滑管直管阻力的閥門關(guān)閉。8. 測取水箱水溫。9. 待數(shù)據(jù)測量完畢，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，停泵。五、使用實驗設(shè)備應注意的事項 直流數(shù)字表操作方法請仔細閱讀說明書后,方可使用。 啟動離心泵之前，以及從光滑管阻力測量過渡到其它測量之前，都必須檢查所有流量調(diào)節(jié)閥是否關(guān)閉。 利用壓力傳感器測量大流量下P時,應切斷空氣水倒置型玻璃管的閥門18、20否則影響測量數(shù)值。 在實驗過程中每調(diào)節(jié)一個流量之后應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)。 較長時間未做實驗，啟動離心泵之前應先關(guān)閉出口閥，否則易燒壞電機。六實驗數(shù)據(jù)記錄實驗日期： 裝置號： 同組實驗人員： 水溫： 管長： 光滑管內(nèi)徑： 粗糙管內(nèi)徑： 局部阻力管內(nèi)徑： 序號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）七實驗結(jié)果用表列出光滑管和粗糙管的和Re值，給出計算示例，在雙對數(shù)坐標紙