阻力系數(shù)的測(cè)定

1、阻力系數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握管道摩擦阻力系數(shù)的測(cè)定方法，2. 尋找阻力系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理1. 流體流動(dòng)的阻力及阻力系數(shù)由于流體粘性的存在，流體在流動(dòng)的過程中會(huì)發(fā)生流體間的摩擦，從而導(dǎo)致阻力損失。層流時(shí)阻力損失的計(jì)算式是由理論推導(dǎo)得到的；湍流時(shí)由于情況復(fù)雜得多，未能得出理論式，但可以通過實(shí)驗(yàn)研究，獲得經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算式。根據(jù)管路差異和實(shí)驗(yàn)研究犯法的不同，通常將阻力損失分為兩類：流體通過直觀的阻力稱為直管阻力（或沿程阻力），流體流過管件（彎頭、三通等）和閥門等的阻力稱為局部阻力。通過因此分析，可將二者表示為： （直管） （局部）總阻力就是二者之和。在上面的式子中，l稱作直管阻

2、力系數(shù)，z稱為局部阻力系數(shù)。在計(jì)算流體流動(dòng)阻力時(shí)，必須先計(jì)算阻力系數(shù)。通過大量的實(shí)驗(yàn)證明，阻力系數(shù)與利諾準(zhǔn)數(shù)和管路的相對(duì)粗糙度（e/d）有關(guān)，即：對(duì)于特定的管道，阻力系數(shù)僅與流體的流動(dòng)型態(tài)，即雷諾準(zhǔn)數(shù)有關(guān)。測(cè)定不同流量下的阻力系數(shù)以及雷諾準(zhǔn)數(shù)，通過做圖或擬合，即可找到阻力系數(shù)和雷諾準(zhǔn)數(shù)之間的關(guān)系。2. 阻力系數(shù)的測(cè)定原理對(duì)于不可壓縮流體在兩測(cè)壓點(diǎn)間列柏努利方程：對(duì)于水平管道，當(dāng)管徑不變，且無外加能量，即：, , 則有又阻力損失可表示為： （直管） （局部）因此上述各式中：l直管阻力系數(shù)z局部阻力系數(shù)DR壓力計(jì)內(nèi)指示液高度差，m液柱。若指示液與流體不同，須對(duì)DR進(jìn)行換算。d管徑l管長u流速，m/

3、s, 其值為流量除以管道截面積, 即Vs流量，m3/s二、實(shí)驗(yàn)流程水閥三、實(shí)驗(yàn)方法1. 準(zhǔn)備工作在實(shí)驗(yàn)開始前，先向水槽中注入三分之二容積的清潔水，然后關(guān)閉除Dg 25內(nèi)螺紋截止閥以外的所有閥門。檢查各個(gè)壓差計(jì)的接頭是否牢固、嚴(yán)密；小旋塞的轉(zhuǎn)動(dòng)是否靈活。2. 操作步驟（1）關(guān)閉控制閥，2個(gè)光滑管引壓閥，關(guān)閉其余引壓閥，啟動(dòng)泵。（2）系統(tǒng)排氣總管排氣：先將控制閥開足然后再關(guān)閉，重復(fù)三次，目的為了使總管中的大部分氣體被排走，然后打開總管排氣閥，開足后再關(guān)閉，重復(fù)三遍。引壓管排氣：每次測(cè)直管阻力或測(cè)局部阻力時(shí)，打開相應(yīng)的引壓管放氣閥，開、關(guān)重復(fù)三次。壓差計(jì)排氣：依次分別打開放氣閥，開、關(guān)重復(fù)三次。（3

4、）檢驗(yàn)排氣是否徹底是將控制閥開至最大，再關(guān)至為零，看壓差變送器計(jì)讀數(shù)，若前后讀數(shù)相等，則判斷系統(tǒng)排氣徹底；若前后讀數(shù)不等，則重復(fù)上述（2）步驟。由于系統(tǒng)的流量計(jì)量采用渦輪流量計(jì)，其小流量受到結(jié)構(gòu)的限制，因此，從大流量做起，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較準(zhǔn)確。（4）實(shí)驗(yàn)布點(diǎn) 由于Re在充分湍流區(qū)時(shí)，Re的關(guān)系是水平線，所以在大流量時(shí)少布點(diǎn)，而Re在比較小時(shí)，Re的關(guān)系是曲線，所以小流量時(shí)多布點(diǎn)。先將控制閥開至最大，讀取流量顯示儀讀數(shù)F大，然后關(guān)至壓差顯示值約0.3Kpa時(shí)，再讀取流量顯示儀讀數(shù)F小，在F小和F大二個(gè)讀數(shù)之間布1416個(gè)點(diǎn)。（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉泵，上及數(shù)據(jù)處理。3. 注意事項(xiàng) (1) 實(shí)驗(yàn)過程中，

5、循環(huán)水始終保持清潔，注意不要將雜物掉入水槽中。 (2) 開泵前檢查水泵能否轉(zhuǎn)動(dòng)，開泵后注意觀察泵出口壓力表指針是否升起? 泵的運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常? 否則，應(yīng)停泵檢查。 (3) 開泵和停泵前均應(yīng)先關(guān)閉泵出口調(diào)節(jié)閥，開啟閥門時(shí)操作應(yīng)緩慢，防止大起大落，以免影響測(cè)量結(jié)果和沖跑水銀。 (4) 在該裝置上進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)要在多人合作下才能完成，因此，人人必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，堅(jiān)守崗位，以免個(gè)人失誤影響全組實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。四、思考題1 為什么要測(cè)定阻力系數(shù)？2 實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意哪些事項(xiàng)？流體流動(dòng)阻力測(cè)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)處理         &

6、#160;  表一 實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄  流量計(jì)示值直管阻力閥門阻力  Qv左右R1左右R2  1812  2687  3600  4490  5402  6354  7297  8208            表二 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算處理  &#

7、160;R1修正值/KPau/m·s-1ReR2修正值/KPa    30.337 7.236 0.012 162072.4 4.309 0.889     23.141 6.122 0.013 137122.9 3.152 0.908     18.179 5.347 0.013 119758.0 2.380 0.899     12.726 4.367 0.014 97802.3 1.587 0.899  

8、60;  8.711 3.582 0.014 80237.8 1.087 0.915     6.931 3.155 0.015 70657.2 0.832 0.904     5.441 2.647 0.016 59280.2 0.599 0.924     2.992 1.854 0.018 41516.1 0.295 0.928     阻力系數(shù)（）的平均值0.908    表三 實(shí)驗(yàn)處理中的相關(guān)常數(shù)項(xiàng)   實(shí)驗(yàn) 裝置L(管長)d(直管)d(閥門)儀器常數(shù)水溫t/   2m   其它參數(shù)(Hg)/Kg·m-313600常數(shù)g/m·s-2