流體阻力實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.北京化工大學(xué)化工原理實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：流體阻力實(shí)驗(yàn)班級(jí)：化工 11姓名：學(xué)號(hào)：2011011序號(hào)：同組人：設(shè)備型號(hào)：流體阻力 - 泵聯(lián)合實(shí)驗(yàn)裝置UPRS型 - 第 套實(shí)驗(yàn)日期：2013-11-4頁(yè)腳.一、實(shí)驗(yàn)摘要本實(shí)驗(yàn)使用 104 實(shí)驗(yàn)室 UPRS型第 7 套實(shí)驗(yàn)設(shè)備，測(cè)量了水流經(jīng)不銹鋼管、鍍鋅管、突擴(kuò)管、閥門(mén)、層流管的阻力損失。確定了摩擦系數(shù)和局部阻力系數(shù)的變化規(guī)律和影響因素。 該實(shí)驗(yàn)提供了一種測(cè)量實(shí)際管路阻力系數(shù)的方法，其結(jié)果可為管路實(shí)際應(yīng)用和工藝設(shè)計(jì)提供重要的參考。關(guān)鍵詞：流量，壓降，雷諾數(shù)，摩擦系數(shù)，局部阻力系數(shù)二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)量湍流直管道的阻力，確定摩擦阻力系數(shù)。2、測(cè)量湍流局部

2、管道的阻力，確定局部阻力系數(shù)。3、測(cè)量層流直管道的阻力，確定摩擦阻力系數(shù)。三、實(shí)驗(yàn)原理1、直管道和局部管道阻力損失 hf (gZ1pu2pu211 ) ( gZ222 ) he(1)22其中 he=0,z1 =z 2,所以測(cè)出管道上下游截面的靜壓能、動(dòng)能，代入方程即可求得阻力。2、根據(jù)因次分析法可得：（1）直管道阻力損失hflu 2d2(2)。其中， l 為管道長(zhǎng)度， d 為管道徑，u 為管平均流速。只要測(cè)定l，d，u，和，代入方程即可求得阻力hf。頁(yè)腳其中，的理論值計(jì)算方法為：0.3163湍流0.25Re.；層流Re64 。對(duì)于水平無(wú)變徑直管道，根據(jù)式（1）、（ 2）可得到摩擦系數(shù)的計(jì)算方法

3、為 測(cè)量2d ( p1p2 ) 。lu 2（2）管道局部阻力損失 h fu21（3）。其中，為管道局部阻力系數(shù)，2u 為平均流速（突擴(kuò)管對(duì)應(yīng)細(xì)管流速u(mài) ）。將和u 代入方程即可求得局部阻1f力 h 。其中，的理論值計(jì)算方法為： 突擴(kuò)管 (1A1)2 ; 截止閥 常數(shù) ； 球閥 常數(shù) 。A2對(duì)于水平放置的管件，根據(jù)式（1）、（ 3）可得到局部阻力系數(shù)的計(jì)算方2 2( p2 p1)法為 閥門(mén)（p2 )； 突擴(kuò)管 1-u2。2 p1u2u21四、實(shí)驗(yàn)流程和設(shè)備頁(yè)腳.TIQIPI0102035674118910112213流體阻力實(shí)驗(yàn)帶控制點(diǎn)工藝流程1、水箱2、水泵 3、渦輪流量計(jì)4、主管路切換閥5、

4、層流管6、截止閥7、球閥8、不銹鋼管9、鍍鋅管10、突擴(kuò)管11、流量調(diào)節(jié)閥（閘板閥）12、層流調(diào)節(jié)閥（針閥）13、變頻儀TI01 水溫度， oC ; ；QI02 水流量， m3.h-1； PI03壓降， kPa。試驗(yàn)介質(zhì)：水（循環(huán)使用）。研究對(duì)象：不銹鋼管， l=1.500m ，d=0.021m, =0.02mm;鍍鋅管， l=1.500m ， d=0.0215m ，=0.10mm;突擴(kuò)管， l1=0.02m,d 1=0.0160m,l 2=0.28m,d 2 =0.0420m, =0.02mm;截止閥， DN20， d=0.0205m;球閥， DN20，d=0.0205m;頁(yè)腳.層流管， l

5、=1.500m,d=0.0030m 。儀器儀表：渦輪流量計(jì)， L2GY-25 型， 0.63. -1，精確度等級(jí) 0.5；10 m h溫度計(jì)， Pt100 ， 0200oC ，精度等級(jí)0.2；壓差傳感器， WNK3051型， -20100kPa ，精度等級(jí)0.2，測(cè)勢(shì)能差T；顯示儀表： AI-708 等，精度等級(jí)0.1,；變頻儀：西門(mén)子MM420 型；天平， 0.01g ；量筒、秒表等；控制系統(tǒng)：控制電柜+ 電腦 + 數(shù)據(jù)采集軟件，380VAC+220VAC五、實(shí)驗(yàn)操作1、關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥門(mén)，按變頻器綠色按鈕啟動(dòng)泵，再啟動(dòng)軟件。2、打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥和所有主管路切換閥10s，排凈主管路的氣體。3、關(guān)

6、閉流量調(diào)節(jié)閥，打開(kāi)截止閥、球閥中間的兩個(gè)測(cè)壓閥，再開(kāi)壓差傳感器排氣閥門(mén) 10s，排凈引壓管路的氣體后，關(guān)閉截止閥、球閥中間的兩個(gè)閥門(mén)。4、將選定測(cè)量管的主管路切換閥打開(kāi)，關(guān)閉其他主管路切換閥。5、只打開(kāi)測(cè)量管的兩個(gè)測(cè)壓閥門(mén)10s，排凈氣體后，關(guān)閉壓差傳感器排氣閥，記錄零點(diǎn)P0 。6、全開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥，通過(guò)變頻器的向下箭頭鍵（50 至 10Hz）改變水流量，3. -1以下通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)流量，測(cè)完一組數(shù)據(jù)后關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，10Hz 條件直管 16 m h下再次檢查零點(diǎn)P0。7、層流實(shí)驗(yàn)調(diào)泵 20Hz，關(guān)閉 11，開(kāi) 12 排氣，水量 = 總重 - 量筒凈重，軟件每次先點(diǎn)擊“開(kāi)始計(jì)時(shí)”、“停止計(jì)時(shí)”，輸

7、入水量，再點(diǎn)擊“記錄數(shù)據(jù)”，最后改流量，t 120s， P 取平均值。頁(yè)腳.8、實(shí)驗(yàn)結(jié)束，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥、主管路和引壓管閥門(mén)，開(kāi)壓差傳感器排氣閥門(mén)，停泵。注意事項(xiàng)： 1、截止閥、閘閥、針閥配備閥手柄，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)關(guān)閉。2、球閥配備長(zhǎng)條手柄，只能旋轉(zhuǎn)90 度，平行于管道開(kāi)啟，垂直于管道關(guān)閉。3、閘閥全開(kāi)或全關(guān)后，通常再反向旋轉(zhuǎn)14 圈。4、切換管路時(shí)，先開(kāi)下一組的主管路切換閥，再關(guān)閉本組切換閥。5、每切換一組管路，重復(fù)45 步操作，檢查記錄零點(diǎn)。6、每做完一個(gè)點(diǎn)，都要通過(guò)軟件點(diǎn)擊“查看數(shù)據(jù)/ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果”，確定點(diǎn)的取舍和分布等。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格及計(jì)算舉例l/md/m/mm1、（湍流）

8、不銹鋼管1.5000.02100.02水粘度水流量管路壓水溫度水密度3水流速雷諾數(shù)摩擦阻序號(hào)10/Pa?blasius/m 3?h -1降 /kPa/ /kg ?m -3s/m ?s-1Re力系數(shù)17.0619.0920.2998.11.0005.661186470.0170.01727.0019.0320.5998.00.9935.611184900.0170.01735.1011.3220.6998.00.9914.09865350.0190.01844.017.3320.8998.00.9863.22683670.0200.020頁(yè)腳.53.505.7920.9998.00.9832.8

9、1598150.0.02062.803.7720.9998.00.9832.25478520.0.72.503.0620.9998.00.9832.00427250.0.82.001.9520.9998.00.9831.60341800.0.91.601.2820.9998.00.9831.28273440.0.025101.300.8620.9998.00.9831.04222170.0.026111.000.5020.9998.00.9830.80170900.0.120.800.3120.9998.00.9830.64136720.0.130.600.0520.9998.00.9830.

10、48102540.0060.計(jì)算舉例 ：（以第一組數(shù)據(jù)為例）3水流量 Qv=7.06m /h, 管路壓降P=19.09kPa, 水溫度 T=20.2，管路長(zhǎng)度 l=1.500m, 管路直徑 d=0.0210m,=0.02mm水密度：999.9853150.019083 T0.05896T 20.15520610 4 T 3 999.985315 0.019083 20.20.05896 20.2 2 0.155206 10 4 20.23 998.1kg / m3水粘度：0.073744470.88161305T20.278720.79174849T73. 197220.0418943T 3.

11、385661.000mPas水流速： u4Qv4 7.065.66m / sd 236000.0210 2雷諾數(shù)： Redu998 .10.0215.661186471.000103摩擦阻力系數(shù)2d P20.02119.0910000.017lu 2998 .11.5005.66 20 .31630 .31630 .017blasius118647Re 0 .250 .252、（湍流）鍍鋅鋼管l/md/m/mm1.5000.02150.10頁(yè)腳.水粘度水流量路管壓水溫度水密度3水流速雷諾數(shù)摩擦阻序號(hào)10/Pa?blasius/m 3?h -1降 /kPa/ /kg ?m -3/m ?s-1Re

12、力系數(shù)s16.9526.1821.5997.80.9695.321176780.0270.01725.5017.8821.6997.80.9674.21933470.0.01835.0115.1621.6997.80.9673.83850310.0300.01944.009.6021.6997.80.9673.06678890.0.02053.507.4121.6997.80.9672.68594030.0300.02062.804.8121.6997.80.9672.14475220.0300.72.403.6121.6997.80.9671.84407330.0.82.002.6621.6

13、997.80.9671.53339440.0330.91.601.7121.6997.80.9671.22271550.0330.025101.301.1721.6997.80.9670.99220640.0340.026111.010.7321.6997.80.9670.77171420.0.120.810.4921.7997.80.9650.62137800.0.130.600.3021.7997.80.9650.46102070.0410.計(jì)算舉例 ：（以第一組數(shù)據(jù)為例）3水流量 Qv=7.06m /h, 管路壓降P=19.09kPa, 水溫度 T=20.2，管路長(zhǎng)度 l=1.500m,

14、 管路直徑 d=0.0215m ，=0.10mm水密度：999.985315 0.019083T0.05896 T 20.15520610 4 T3999.985315 0.019083 21.50.05896 21.52 0.155206 10 4 21.53997.8.1kg/ m3水粘度：0.073744470.88161305T20.278720.79174849T 73. 197220.0418943T 3.385660.969mPa s4Qv46.955.32m / s水流速： u236000.0215 2d雷諾數(shù)： Redu997 .80.02155.321176780.9691

15、03摩擦阻力系數(shù)2d P20.021526.18 10000.027lu 2997.81.5005.3220 .31630 .31630 .017blasius0 .25117678 0 .25Rel/md/m3 、層流管1.000.0029頁(yè)腳.水質(zhì)量時(shí)間管路壓降水溫度水密度水粘度 103水流速雷諾數(shù)序號(hào)水流量摩擦阻系數(shù)/g/s/kPa/ /kg ?m-3/Pa ?s/l ?h -1/m ?s-1Re理論值151.84120.50.2522.2997.70.9531.550.071980.3410.3232104.7680.50.7522.2997.70.9534.700.205990.11

16、20.1073125.2360.21.2522.2997.70.9537.510.329580.0.0674146.8455.51.5322.3997.70.9519.550.4012210.0.0525183.9450.52.3022.3997.70.95113.140.5516810.0440.0386230.0945.53.9522.4997.60.94918.250.7723400.0390.027計(jì)算舉例 ：（以第一組數(shù)據(jù)為例）水質(zhì)量 m=51.84g, 時(shí)間 t=120.5s ， 管路壓降P=0.25kPa, 水溫度 T=22.2，管路長(zhǎng)度l=1.00m, 管路直徑 d=0.002

17、9m水密度：999.985315 0.019083 T0.05896 T 20.155206 10 4 T3 999.985315 0.019083 22.20.05896 22.22 0.155206 10 4 22.23 997.7kg/ m3水粘度：0.073744470.88161305T 20.278720.79174849T 73. 197220.0418943T 3.385660.953mPa s水流量： Qvm51.841.55L / ht 997.7 120 .5 3600水流速：雷諾數(shù)：4Qv4 1.5510 30.07m / su236000.00292dRedu997

18、.70.00290.070.953103198摩擦阻力系數(shù)2dP2 0.00290.25 1000lu2997.71.5000.3410.07264640 .323blasius198Rel/md/ml /md /m/mm4、湍流突擴(kuò)管11220.020.01600.280.04200.02水流速水流速水流量局部壓水溫度水密度局部阻序號(hào)/m 3?h-1/kg.m -3(細(xì)）（粗）理論降/kPa/ /m.s -1/m.s -1力系數(shù)11.000.2721.7997.81.380.200.6950.730822.000.9121.6997.82.760.400.7400.7308頁(yè)腳.33.002

19、.1621.6997.84.140.600.7270.730844.003.8421.7997.85.530.800.7270.730855.657.6721.8997.87.811.130.7270.7308計(jì)算舉例 ：（以第一組數(shù)據(jù)為例）水流量 Qv=1.00m 3/h ， 管路壓降 P=0.27kPa, 水溫度 T=21.7， 管路長(zhǎng)度 l1=0.02m, 管路直徑 d =0.0160m ， l =0.28m ， d=0.0420m ，=0.02mm122水密度：999.985315 0.019083 T0.05896 T 20.155206 10 4 T3999.985315 0.01

20、9083 21.7 0.05896 21.720.155206 10 4 21.73 997.8kg/ m34Qv41.001.38m / s；u24Qv4 1.000.20m / s水流速： u136000.016d236000.042 2d 2212u222p0.20220.271000局部阻力系數(shù)：111997.80.695u121.3822345同理可計(jì)算得=0.740，=0.727，=0.727 ，=0.727n51取平均值得10.7400.7270.7270.727)0.7232平均5i( 0.69515i局部阻力系數(shù)理論值：理論(1d1)2(10.016020.7308d2)0.

21、0420局部阻力系數(shù)的相對(duì)誤差：E理論 -平均0.7308 - 0.72321.03%100%100%理論0.73085、湍流截止閥(全開(kāi) )d/m0.0205水流量局部壓水溫度水密度水流速局部阻序號(hào)/m 3?h-1理論降/kPa/ /kg.m-3/m.s-1力系數(shù)12.0011.5622.1997.71.688.23.0025.5622.1997.72.528.03834.0045.1622.1997.73.377.989頁(yè)腳.計(jì)算舉例 ：（以第一組數(shù)據(jù)為例）水流量 Qv=2.00m 3/h ， 管路壓降P=11.56kPa, 水溫度 T=22.1，管路直徑 d=0.0205m水密度：999

22、.985315 0.019083 T 0.05896 T 20.155206 10 4 T3 999.985315 0.019083 22.1 0.05896 22.120.155206 10 4 22.13 997.7kg/ m34Qv42.00水流速： u36001.68m / sd 20.0205 21局部阻力系數(shù)：2p2 11.56100012997 .78.180u1.682同理可計(jì)算得2=8.038 ，3=7.989n 31取平均值得 平均18.0693i(8.180 8.038 7.989)3i 1查表可得局部阻力系數(shù)理論值：理論局部阻力系數(shù)的相對(duì)誤差：E理論- 平均100%100% %理論d/m6、湍流球閥（全開(kāi)）0.0205水流量局部壓水溫度水密度水流速局部阻序號(hào)/m 3?h -1理論降/kPa/ /m.s-1/m.s-1力系數(shù)12.000.7722.0997.71.680.54522.991.4622.0997.72.520.462