化工原理實驗 課件

1、直管阻力系數(shù)的測定實驗一、實驗?zāi)康亩?、實驗裝置流程三、實驗原理四、實驗操作五、實驗報告要求六、特別說明1一、實驗?zāi)康?、了解實驗實驗設(shè)備、流程、儀器儀表；2、掌握流體（水）流經(jīng)直管、管件或閥門等引起壓降（阻力損失）及阻力系數(shù)（直管摩擦系數(shù)與局部阻力系數(shù)）的變化規(guī)律。并將()與Re的關(guān)系標(biāo)繪在雙對數(shù)坐標(biāo)上。3、結(jié)合本實驗，初步掌握實驗誤差來源的分析方法，并估計實驗誤差大小。4、了解U形壓差計的使用及計算方法。2二、實驗裝置流程1、直管與閥門局部阻力測定2、直管與突縮局部阻力測定3、直管與彎頭局部阻力測定4、U型管壓差計5、計量槽6、閥門與離心泵31、直管與閥門局部阻力測定42、直管與突縮局部阻力

2、測定53、直管與彎頭局部阻力測定64、U型管壓差計1、平衡閥 作用：排氣、防水銀沖出 操作：排氣時打開，讓引壓管內(nèi)流體流動而帶走氣泡；測量時關(guān)閉；實驗完畢后打開。2、液面讀法 水銀液面是凸面，應(yīng)從上切位置讀數(shù)，且讀數(shù)值應(yīng)精確到最小刻度內(nèi)，最后一位數(shù)是估讀（如圖）。 當(dāng)管內(nèi)流速很大時，液面上下波動劇烈。讀數(shù)時應(yīng)以波動最高的上、下位置中間估讀。水水銀平衡閥液面差75、計量槽1、測量時計量槽應(yīng)和秒表結(jié)合使用；2、計量（接水）前，計量槽中必須應(yīng)有一液面讀數(shù)，將水放凈是錯誤的。3、液面計讀數(shù)與水銀壓差計不同的是應(yīng)讀管內(nèi)水的凹底切面。4、擺頭與卡表必須同步。5、若計量槽內(nèi)液體未滿還可以繼續(xù)下次接水，可將上

3、次接水后的液面高度作為本次初始液面高度。注意水不能溢出。出口上彎擺頭導(dǎo)流管液面計放水閥計量槽86、閥門與離心泵操作1、閥門操作 銅閘閥；（如左圖） 逆時針為開，順時針為關(guān)。 在用常力將閥門開到最大（或關(guān)到最小后），不可再特別加力鈕大（或鈕緊）以求得流量再大（或關(guān)死），這樣不但達(dá)不到效果反而會損壞閥門。2、離心泵操作 不銹鋼離心泵（其原理第2章講解） 啟動時，應(yīng)先關(guān)閉出口閥再啟動。 停泵時，也應(yīng)先關(guān)閉出口閥再停泵。9三、實驗原理1、直管阻力系數(shù)的測定 流體在管路中流動，由于粘性剪應(yīng)力和渦流的存在，不可避免的會產(chǎn)生機(jī)械能損耗。流體在圓形直管內(nèi)作定常穩(wěn)定流動時的摩擦阻力損失為： 可知，只要測得Pf和

4、管內(nèi)流速u即可求出直管摩擦系數(shù)。(1) 壓差損失pf的測定(2) 平均流速 u 的測定(3) 直管阻力系數(shù)測定的結(jié)果10（1）壓差損失P0af 的確定 根據(jù)柏努里方程知，當(dāng)兩測壓點處管徑一樣，且保證兩測壓點處速度分布正常時，從教材P37中式1-71可得： 根據(jù) U 型管壓差計測壓特點，其實際值與指示值的關(guān)系為： 根據(jù) U 型管特征，U型管中指示液所示壓差P0Pa既為流體流經(jīng)兩測壓點處的阻力損失P0af。11（2） 平均流速u的測量 流量的測量有經(jīng)典法（稱重法、體積法）和直接流量計兩種。本實驗采用體積法測量：若要求 u2% 由誤差均分原則有：t1% 和h1%測流速u時，誤差分析的具體應(yīng)用：12

5、在某一流速下，根據(jù)以上測出的流速u和壓差損失pf，可計算出對應(yīng)流速下管內(nèi)的直管阻力系數(shù)和雷諾數(shù)Re：（3） 直管阻力系數(shù)的測定結(jié)果需測出水溫求得水的、。測出不同流速下，對應(yīng)的Re值，在雙對數(shù)坐標(biāo)中作關(guān)系圖：Re對數(shù)坐標(biāo)對數(shù)坐標(biāo)132、局部阻力系數(shù)的測定 由于流道的急劇變化使流動邊界層分離，所產(chǎn)生的大量旋渦消耗了機(jī)械能。和直管阻力的沿程均勻分布不同，這種阻力損失是由管件內(nèi)流道多變所造成。該問題復(fù)雜，一般有兩種處理辦法：一是阻力系數(shù)法，二是當(dāng)量長度法，本實驗采用阻力系數(shù)法： 可知，只要測得Pf和管內(nèi)流速u即可求出局部阻力系數(shù)。而管內(nèi)平均流速u在前述測量直管時已測出。(1)局部pf的一般測定方法雙壓

6、差計法(2)局部pf的特殊測定方法單壓差計法(3)局部阻力系數(shù)測定的結(jié)果14（1）局部Pf 的一般測定方法雙壓差計法 以突縮為例：如圖流體從右向左通過突縮。分布有4個測壓點（保證各測壓點處速度分布正常，且之間距離如圖示），在B1B2和C1C2之間分別連接一個壓差計。根據(jù)柏努里方程和壓差計特征知： 根據(jù)管徑分別可計算出u2、u1，由此測出兩個U型管壓差計讀數(shù)PB和PCPa，既可計算出流體流經(jīng)突縮處的局部阻力損失P0。 可以說，所有的局部阻力損失，均可由此方法測出。PCPB15（2）局部Pf 的特殊測定方法單壓差計法 當(dāng)管徑未發(fā)生變化，且已知該直管的阻力損失（如本實驗測彎頭和閥門的局部阻力系數(shù)）時

7、，可采用此方法。分布有2個測壓點（保證各測壓點處速度分布正常），連接一個壓差計。根據(jù)柏努里方程和壓差計特征知： 這種方法是結(jié)合已知可測出直管的阻力損失情況下應(yīng)用的，顯然比雙壓差計法要簡單些，但其測量結(jié)果的數(shù)據(jù)精度與雙壓差計是完全一樣的，因為其結(jié)果還是由兩個壓差計來確定的。PB16 在某一流速下，根據(jù)以上測出的流速u和壓差損失Pf，可計算出對應(yīng)流速下管件的局部阻力系數(shù)和雷諾數(shù)Re：（3） 局部阻力系數(shù)的測定結(jié)果需測出水溫求得水的、。測出不同流速下，對應(yīng)的Re值，在半雙對數(shù)坐標(biāo)中作關(guān)系圖：Re對數(shù)坐標(biāo)直角坐標(biāo)理論上：對閘閥：=0.17 (全開)對彎頭：=0.75 (直角標(biāo)準(zhǔn)彎頭)對突縮：A2/A1

8、 0 0.6 0.7 0.62(本實驗) 0.5 0.2 0.1517四、實驗操作1、啟動（開車） 全關(guān)，全開 泵啟動： 出口閥 平衡閥 啟動泵。 若有水流出，說明泵已經(jīng)正常啟動。然后進(jìn)行壓差計排氣： 排氣：出口閥 平衡閥出口閥。 若U形管內(nèi)水銀面平齊，說明管路氣已排凈，可以進(jìn)行以下數(shù)據(jù)測量： 2、數(shù)據(jù)測量 數(shù)據(jù)測量點分布按直管壓差計讀數(shù)進(jìn)行： 應(yīng)成倍增加 直管壓差計：P0HgPa = 100, 200, 400, 800, 1600, 3200, 最大 所測量原始數(shù)據(jù)： 實驗裝置套數(shù)： 水溫= 水箱截面積= 直管數(shù)據(jù)：管長l= 管徑d= 局部數(shù)據(jù)：管長l1= 管長l2= 管徑d1= 管徑d2= 具體表格見實驗講義。3、停車 測量數(shù)據(jù)完畢后，關(guān)閉出口閥，開啟壓差計平衡閥，停泵。18五、實驗報告要求1、一周后完成上交 學(xué)習(xí)委員收齊，并按學(xué)號排，送到實驗室；晚交者自己送到實驗室。2、字跡務(wù)必工整，便于認(rèn)識； 條理務(wù)必清晰，按報告格式順序書寫； 卷面務(wù)必整潔； 這不盡給閱讀者一個好心情，還足以反映一個人的氣質(zhì)、作風(fēng)、態(tài)度和修養(yǎng)的綜合表現(xiàn)。3、實驗結(jié)果的表達(dá)方式 數(shù)據(jù)表格、圖一組可以一樣，可以打印。4、對分析討論的要求表格坐標(biāo)圖分析討論19