實(shí)驗(yàn)九流體流動(dòng)阻力測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)九 流體流動(dòng)阻力的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握測(cè)定流體流經(jīng)肓管、管件和閥門時(shí)阻力損失的一般實(shí)驗(yàn)方法。2. 測(cè)定肓管摩擦系數(shù)九與雷諾準(zhǔn)數(shù)re的關(guān)系，驗(yàn)證在一般湍流區(qū)內(nèi)入與re的關(guān)系1111 線。3. 測(cè)定流體流經(jīng)管件、閥門時(shí)的局部阻力系數(shù)$4. 學(xué)會(huì)倒u形壓差計(jì)和渦倫流量計(jì)的使用方法。5. 識(shí)辨組成管路的各種管件、閥門，并了解其作用。二、實(shí)驗(yàn)原理流體通過(guò)由直管、管件（如三通和彎頭等）和閥門等組成的管路系統(tǒng)吋，由丁粘性剪應(yīng) 力和渦流應(yīng)力的存在，要損失一定的機(jī)械能。流體流經(jīng)直管吋所造成機(jī)械能損失稱為直管阻 力損失。流體通過(guò)管件、閥門吋因流體運(yùn)動(dòng)方向和速度大小改變所引起的機(jī)械能損失稱為局 部阻力損失

2、。1. 直管阻力摩擦系數(shù)幺的測(cè)定流體在水平等徑直管屮穩(wěn)定流動(dòng)吋，阻力損失為：hpf p pi j / w 廣=（i）ppa 22dp 彳b|j,a = （2）plu式中：久一直管阻力摩擦系數(shù)，無(wú)因次；d直管內(nèi)徑，m；幻一流體流經(jīng)/米直管的壓力降，pa；w/單位質(zhì)量流體流經(jīng)/米直管的機(jī)械能損失，j/kg； p 一流體密度，kg/m3；/直管長(zhǎng)度，m；"流體在管內(nèi)流動(dòng)的平均流速，m/so(3)(4)滯流僱流）時(shí),rere =如式中：re雷諾準(zhǔn)數(shù)，無(wú)因次：“ 一流體粘度，kg/（m s）o湍流吋久是雷諾準(zhǔn)數(shù)re和相對(duì)粗糙度d/d）的函數(shù)，須由實(shí)驗(yàn)確定。由式(2)可知，欲測(cè)定兒需確定/、乩測(cè)

3、定"、“、p、等參數(shù)。人為裝置參 數(shù)(裝置參數(shù)表格中給出)，小“通過(guò)測(cè)定流體溫度，再查冇關(guān)手冊(cè)而得，"通過(guò)測(cè)定流 體流量，再由管徑計(jì)算得到。例如木裝置采川渦輪流量計(jì)測(cè)流量，v, m3/hov u =7(5)900/妙/可用u型管、倒置u型管、測(cè)壓直管等液柱壓差計(jì)測(cè)定，或采用差壓變送器和二 次儀表顯示。(1) 當(dāng)采用倒置u型管液柱壓差計(jì)吋pf = pgr(6)式中：r水柱高度，m。(2) 當(dāng)采用u型管液柱圧羌計(jì)時(shí)p f =(po - p)&r式中：r液柱鬲度，m；幾一指示液密度，kg/m3o根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)/、d,指示液密度c，流體溫度s(查流體物性“、“)，及實(shí)

4、 驗(yàn)時(shí)測(cè)定的流量v、液柱壓差計(jì)的讀數(shù)r,通過(guò)式(5)、(6)或(7)、(4)和式求取re和久，再 將re和a標(biāo)繪在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上。2. 局部阻力系數(shù)&的測(cè)定局部阻力損失通常有兩種表示方法，即當(dāng)量長(zhǎng)度法和阻力系數(shù)法。(1)當(dāng)量長(zhǎng)度法流體流過(guò)某管件或閥門時(shí)造成的機(jī)械能損失看作與某一長(zhǎng)度為仃的同直徑的管道所產(chǎn) 生的機(jī)械能損失相當(dāng)，此折合的管道長(zhǎng)度稱為當(dāng)量長(zhǎng)度，用符號(hào)仃表示。這樣，就可以用直 管阻力的公式來(lái)計(jì)算局部阻力損失，而口在管路計(jì)算時(shí)可將管路中的直管長(zhǎng)度與管件、閥門 的當(dāng)量長(zhǎng)度合并在一起計(jì)算，則流體在管路中流動(dòng)時(shí)的總機(jī)械能損失工w/為：(2)阻力系數(shù)法流體通過(guò)某一管件或閥門時(shí)的機(jī)械能損失

5、表示為流體在小管徑內(nèi)流動(dòng)時(shí)平均動(dòng)能的 某一倍數(shù)，局部阻力的這種計(jì)算方法，稱為阻力系數(shù)法。即：(9)pu式中：g局部阻力系數(shù)，無(wú)因次；昭 一局部阻力壓強(qiáng)降，pa；（木裝置中，所測(cè)得的壓降應(yīng)扣除兩測(cè)壓口間直管段 的壓降，直管段的壓降由直管阻力實(shí)驗(yàn)結(jié)果求取。）p一流體密度，kg/m5；g一重力加速度，9.81mzs2；u 一流體在小截面管中的平均流速，m / so待測(cè)的管件和閥門rh現(xiàn)場(chǎng)指定。本實(shí)驗(yàn)采川阻力系數(shù)法表示管件或閥門的局部阻力損 失。根據(jù)連接管件或閥門兩端管徑中小管的直徑d,指示液密度“，流體溫度“（查流體物 性“、“），及實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)定的流量v、液柱壓差計(jì)的讀數(shù)r,通過(guò)式（5）、（6）或（7

6、）、（10）求取管 件或閥門的局部阻力系數(shù)歹。三、實(shí)驗(yàn)裝置1.實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示：1水箱；2管路泵；3 轉(zhuǎn)子流量計(jì)；4 球閥；5倒u型差壓計(jì)：6均壓環(huán);7 球閥；8局部阻力管上的閘閥；9岀水管路閘閥；10水箱放水閥；圖1實(shí)驗(yàn)裝置流程示意圖2.實(shí)驗(yàn)流程實(shí)驗(yàn)對(duì)象部分是由貯水箱，離心泵，不同管徑、材質(zhì)的水管，各種閥門、管件，渦輪流 最計(jì)和倒u型壓差計(jì)等所組成的。管路部分有三段并聯(lián)的長(zhǎng)肓管，分別為用于測(cè)定局部阻 力系數(shù)，光滑管肓管阻力系數(shù)和粗糙管肓管阻力系數(shù)。測(cè)定局部阻力部分使用不銹鋼管，其 上裝有待測(cè)管件（閘閥）；光滑管肓管阻力的測(cè)定同樣使用內(nèi)壁光滑的不銹鋼管，而粗糙管肓管阻力的測(cè)定對(duì)象為管

7、道內(nèi)壁較粗糙的鍍鋅管。流量使川渦輪流量計(jì)測(cè)量，將渦輪流量計(jì)的信號(hào)傳給相應(yīng)的顯示儀表顯示出轉(zhuǎn)速，管路和管件的阻力采用倒u型差壓計(jì)直接讀出讀數(shù)。3. 裝置參數(shù)裝置參數(shù)如表1所示。由于管了的材質(zhì)存在批次的差異，所以口j能會(huì)產(chǎn)生管徑的不同,所以表1屮的管內(nèi)徑只能做為參考。裝置1名稱材質(zhì)管內(nèi)徑(mm)測(cè)量段長(zhǎng)度(cm)管路號(hào)管內(nèi)徑局部阻力閘閥1a20.095光滑管不銹鋼管1b20.0100粗糙管鍍鋅鐵悸1c21.0100表1四、實(shí)驗(yàn)方法1. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：(1) 清洗水箱，清除底部雜物，防止損壞泵的葉倫和渦輪流量計(jì)。關(guān)閉箱底側(cè)排污閥, 灌清水至離水箱上緣約15cm高度，既可提供足夠的實(shí)驗(yàn)用水又對(duì)防止出口管處

8、水花飛 濺。(2) 接通控制柜電源，打開(kāi)總開(kāi)關(guān)電源及儀表電源，進(jìn)行儀表口檢。打開(kāi)水箱與泵連 接管路間的球閥，關(guān)閉泵的凹流閥，全開(kāi)轉(zhuǎn)子流量計(jì)下的閘閥。如上步驟操作后，若泵 吸不上水，可能是葉輪反轉(zhuǎn)，首先檢查有無(wú)缺相，一般可從指示燈判斷三和電是否正常。 其次檢杳有無(wú)反和，需檢杳管道離心泵電機(jī)部分電源相序，調(diào)整三根火線屮的任意兩線插 口即可。圖2倒u型管壓差計(jì)1低壓側(cè)閥門；2高壓側(cè)閥門;3進(jìn)氣閥門；4平衡閥門；5-出水閥門2. 實(shí)驗(yàn)管路選擇：選擇實(shí)驗(yàn)管路，把對(duì)應(yīng)的進(jìn)口閥打開(kāi)，并在出口閥最大開(kāi) 度卜，保持全流量流動(dòng)5 lomino3. 排氣：先進(jìn)行管路的引壓操作。需打開(kāi)實(shí)驗(yàn)管路均壓壞上的引壓 閥，對(duì)倒

9、u型管進(jìn)行操作如下，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。a) 排出系統(tǒng)和導(dǎo)壓管內(nèi)的氣泡。關(guān)閉管路總出口閥9,使系 統(tǒng)處于零流量、高揚(yáng)程狀態(tài)。關(guān)閉進(jìn)氣閥門(3)和出水活 栓以及平衡閥門(4)。打開(kāi)高壓側(cè)閥門和低壓側(cè)閥門 使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的水經(jīng)過(guò)系統(tǒng)管路、導(dǎo)壓管、高壓側(cè)閥門 (1)、倒u形管、低壓側(cè)閥門排出系統(tǒng)。b) 玻璃管吸入空氣。排凈氣泡后，關(guān)閉和(2)兩個(gè)閥門，打開(kāi)平衡閥和出水活栓(5)進(jìn)氣閥(3),使玻璃管內(nèi)的水排凈并吸入空氣。c) 平衡水位。關(guān)閉閥(4)、(5)、(3),然后打開(kāi)和兩個(gè)閥門，讓水進(jìn)入玻璃悸至平 衡水位(此時(shí)系統(tǒng)中的出水閥門始終是關(guān)閉的，管路中的水在零流量時(shí)，u形管內(nèi) 水位是平衡的，壓差計(jì)即處于待用狀態(tài)。d) 被測(cè)對(duì)彖在不同流量下對(duì)應(yīng)的差壓，就反應(yīng)為倒u型管壓差計(jì)的左右水柱z差。4. 流量調(diào)節(jié)：進(jìn)行不同流量下的管路壓差測(cè)定實(shí)驗(yàn)。讓流量從0.8到4m3/h范圍內(nèi)變化，建議每 次實(shí)驗(yàn)變化0.5m3/h左右。由小到大或由大到小調(diào)節(jié)悖路總出口閥，每次改變流量，待 流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后，讀