3流體阻力實(shí)驗(yàn)

1、§1-2 管內(nèi)流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.了解流動(dòng)阻力的測(cè)定方法，測(cè)定某一管徑（粗糙度為定值）下摩擦系數(shù)與 Re的關(guān)系； 2.測(cè)定局部阻力系數(shù)。 二、原理概述 流體在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，必然引起能量損耗。這種損耗包括流體流徑直管的沿程阻力和流經(jīng)管閥件的局部阻力。 本次實(shí)驗(yàn)只是測(cè)定直管阻力摩擦系數(shù)。 流體在圓形直管內(nèi)流動(dòng)的阻力損失h f h f = Pfg =l u2 d 2g = 2dPfl u2 式中： l為直管長(zhǎng)度，m； d 為管內(nèi)徑，m； P f為流體流徑 l 米直管的壓降，Pa； u為流體平均流速， m,s 1； 為流體密度，kg . m 3 ； 為流體

2、粘度，kg .m-1. s -1 由上式可知，欲測(cè)定，需知道l、d ，測(cè)定Pf 、u、 、 等。 l與d 因?qū)嶒?yàn)裝置而異，由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。l為兩測(cè)壓點(diǎn)的距離。 欲測(cè)定 、 ，只需測(cè)流體溫度，再查有關(guān)手冊(cè)。 欲測(cè)定u，需先測(cè)定流量，再由管徑計(jì)算流速。常用的流量計(jì)有孔板流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)和渦輪流量計(jì)。 P f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。采用 U 型管壓差計(jì)時(shí)，可用下式表達(dá)l=2dPf /l u2=2d(0-)gR/l u2倒U 型壓差計(jì)兩端的壓強(qiáng)差為Pf=Rg(水-空)，如忽略空氣密度，則Pf=Rg水實(shí)驗(yàn)裝置該裝置由不銹鋼離心泵、水槽、以及不銹鋼管路組成。采

3、用渦輪流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)的流量，壓差傳感器（或倒測(cè)U型壓差計(jì)）測(cè)量各測(cè)壓口的壓差（壓頭損失）。通過該裝置可以測(cè)定流體流動(dòng)時(shí)摩擦阻力系數(shù)，以及流體在滯流、過渡流、湍流三種流型下直管摩擦阻力隨雷諾準(zhǔn)數(shù)Re的變化關(guān)系，并測(cè)定球閥、閘閥和彎頭的局部阻力，以加深對(duì)流體流動(dòng)阻力的理解；同時(shí)可以比較不同粗糙度的直管Re曲線的差異。實(shí)驗(yàn)中，可以通過調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥測(cè)定不同流量下的壓頭損失。設(shè)備參數(shù)渦輪流量計(jì)0.66m3/h壓差傳感器050kPaAI人工智能調(diào)節(jié)器測(cè)量精度：0.5%FS。測(cè)試用管直管1m；m；Le=1.0m直管2m；Le=1.0m直管3m；Le=1.0m 單相流體阻力測(cè)定裝置流程圖三、實(shí)驗(yàn)步驟1. 關(guān)

4、閉裝置上的各個(gè)閥門，打開離心泵的回流閥。2. 管路排氣操作啟動(dòng)離心泵，先緩慢開啟流量調(diào)節(jié)閥，再緩慢打開球閥和閘閥，打開管路排氣閥，調(diào)小排氣截止閥。當(dāng)排氣管內(nèi)無氣泡時(shí)結(jié)束。3. 倒置U型管壓差計(jì)排氣1） 將排氣閥關(guān)閉，打開放液閥和測(cè)壓閥，讓導(dǎo)壓管內(nèi)的水流出并帶出導(dǎo)壓管中的氣泡。2） 若認(rèn)為氣泡已經(jīng)排盡，則先關(guān)閉放液閥和測(cè)壓閥，然后打開排氣閥，再緩慢打開放液閥，放出倒置U型管內(nèi)的一部分水，使管內(nèi)形成氣水柱，且使管內(nèi)液面約在倒置U型管高度的中部。3） 關(guān)閉排氣閥和放液閥，在測(cè)量管內(nèi)的流量為零的條件下打開測(cè)壓閥，檢查倒置U型管內(nèi)兩液柱高度差是否為零。若不為零，則表明導(dǎo)壓管內(nèi)仍然有氣泡存在，應(yīng)重復(fù)上述排

5、氣操作。4. 壓差傳感器的排氣打開管路上的閥門（包括排氣閥）,然后打開導(dǎo)壓管上的排氣閥，接著依次打開導(dǎo)壓管上的各組測(cè)壓閥，至導(dǎo)壓管的排氣管內(nèi)無氣泡為止。5.直管流動(dòng)阻力的測(cè)定5.1 直管1流動(dòng)阻力的測(cè)定：1） 管路排氣結(jié)束后，關(guān)閉直管2轉(zhuǎn)子流量計(jì)，使流體流過直管1，調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥至所需流量。2） 待渦輪流量計(jì)流量顯示溫度后，打開測(cè)壓管的排氣閥和直管1L、直管1H進(jìn)行排氣操作（參見3）。3） 排氣結(jié)束后，關(guān)閉直管1L、直管1H。同時(shí)打開兩個(gè)測(cè)壓閥，待壓差傳感器的顯示值穩(wěn)定后，關(guān)閉測(cè)壓管的排氣閥，記錄壓差傳感器的顯示值P0（調(diào)零）。4） 打開直管1L、直管1H進(jìn)行壓差測(cè)量操作，待壓差傳感器的顯示值

6、穩(wěn)定后，記錄壓差傳感器的顯示值。5） 控制流量由小到大（或由大到?。┮来螠y(cè)取數(shù)據(jù)，重復(fù)1）、4）操作。6） 實(shí)驗(yàn)完畢后檢查所測(cè)數(shù)據(jù)的合理性，如合理進(jìn)行下一操作，如不合理重復(fù)上述操作重新進(jìn)行測(cè)定。5.2 直管2流動(dòng)阻力的測(cè)定1） 管路排氣結(jié)束后，關(guān)閉閘閥和球閥，使流體流過直管2，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)至最大流量。2） 對(duì)倒置U型管進(jìn)行排氣操作，具體方法參見3. 3） 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計(jì)至所需流量，讀取倒置U型管壓差值。4） 控制流量由小到大（或由大到?。┮来螠y(cè)取數(shù)據(jù)。5） 實(shí)驗(yàn)完畢后檢查所測(cè)數(shù)據(jù)的合理性，如合理進(jìn)行下一操作，如不合理重復(fù)上述操作重新進(jìn)行測(cè)定。6. 所有實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，停泵，關(guān)閉所有閥門，打開

7、回流閥。注意事項(xiàng)1） 泵應(yīng)當(dāng)在流量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)。渦輪流量計(jì)在每次開始使用時(shí)，應(yīng)先緩慢開啟流量調(diào)節(jié)閥使渦輪流量計(jì)內(nèi)緩慢的充滿液體，然后再緩慢開啟下游閥門，嚴(yán)禁渦輪流量計(jì)處于無液體狀態(tài)時(shí)受到高速液體的沖擊。否則渦輪流量計(jì)將被損壞！2） 實(shí)驗(yàn)操作前要熟悉導(dǎo)壓管上各個(gè)閥門的位置，避免實(shí)驗(yàn)時(shí)誤開閥門造成壓差傳感器損壞。3） 實(shí)驗(yàn)前注意檢查水槽水位，防止離心泵發(fā)生氣蝕。4）實(shí)驗(yàn)時(shí)要記得進(jìn)行排氣操作，否則會(huì)影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在實(shí)驗(yàn)開始前，系統(tǒng)要先排凈氣體，使液體連續(xù)流動(dòng)。首先，啟動(dòng)泵，將流量切換閥和流量調(diào)節(jié)閥打開，將管路內(nèi)的氣體排凈；然后，開啟測(cè)量面板上相應(yīng)的壓降切換閥，使倒U型壓差計(jì)及壓差傳感器與系統(tǒng)相連，將測(cè)壓管內(nèi)的氣體排凈；最后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，檢查倒U型壓差計(jì)兩端的液面。若相平，則可以開始實(shí)驗(yàn)，若不平，則需要重新排氣（如果倒U型壓差計(jì)液面已調(diào)平，但儀表顯示的數(shù)值不為零，需進(jìn)行儀表調(diào)零）。5）讀取數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)注意穩(wěn)定后再讀數(shù)。對(duì)于直管，測(cè)取10組左右的數(shù)據(jù)。6）測(cè)完一套管路的數(shù)據(jù)后，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥，再次檢查倒U型壓差計(jì)的液面是否相平。然后重復(fù)以上步驟，測(cè)取其他管路的數(shù)據(jù)。7）系統(tǒng)要先排凈氣體，以使流體能夠連續(xù)流動(dòng)。為了避免傳感器進(jìn)水而損壞，應(yīng)緩慢打開流量調(diào)節(jié)閥。附：水的密度與粘度計(jì)算公式1、 密度：式中：水的平均溫度2、 粘度：式中：水的平均溫度數(shù)據(jù)記錄與處理序號(hào)流量計(jì)讀數(shù)