流體流動阻力的測定 實驗報告

實驗一流體流動阻力的測定實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)液壓計及流量計的使用方法；識別管路中的各個管件、閥門并了解其作用；測定流體流經(jīng)直管時的摩擦系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系；測定90。標(biāo)準(zhǔn)彎頭的局部阻力系數(shù)。二、實驗原理1.摩擦系數(shù)的測定方法直管的摩擦系數(shù)是雷諾數(shù)和管的相對粗糙度（ε/d）的函數(shù)，即λ=Ф(Re,ε/d),因此，在相對粗糙度一定的情況下，λ與Re存在一定的關(guān)系。根據(jù)流體力學(xué)的基本理論，摩擦系數(shù)與阻力損失之間存在以下關(guān)系：(1-1)式中：hfˉˉˉˉ阻力損失，J/N;L—管段長度，m;d—管徑，m;u—流速，m/s;λ—摩擦系數(shù);g—重力加速度，m/s2。流體在水平均勻直管中作穩(wěn)態(tài)流動時，由截面1流動到截面2時的阻力損失體現(xiàn)在壓強的降低，即(1-2)兩截面之間管段的壓強差(P1-P2)可以用U形壓差計測量，故可以計算出hf。用渦輪流量計測定流體通過已知管段的流量，在已知管徑的情況下流速可以通過體積流量來計算，由流體的密度ρ、粘度μ，因此，對于每一組測得的數(shù)據(jù)可以分別計算出對應(yīng)的λ和Re。2.局部阻力系數(shù)的測定根據(jù)局部阻力系數(shù)的定義：(1-3)式中：ζ—局部阻力系數(shù)。實驗時測定流體經(jīng)過管件時的阻力損失hf及流體通過管路的流速u，其中阻力損失hf可以應(yīng)用機械能衡算方程由壓差計讀數(shù)求出，再由式(1-3)即可計算出局部阻力系數(shù)。在測定阻力損失時，測壓孔不能緊靠管件處，因為在緊靠管件處壓強差難以測準(zhǔn)。通常測壓孔都開設(shè)在距管件一定距離的管子上，這樣測出的阻力損失包括了管件和直管兩部分，因此計算管件阻力損失時應(yīng)扣除直管部分的阻力損失。實驗裝置與流程1.實驗裝置實驗裝置主要由離心泵、流量計、各種閥門、不同管徑、材質(zhì)的管子以及突然擴大和突然縮小組合而成。水由離心泵從水槽中抽出后，經(jīng)過流量計被送至幾根并聯(lián)的管道，水流經(jīng)管道和管件后返回水槽。直管阻力損失用U形壓差計測定其壓差。管內(nèi)水的流量用渦輪流量計測定。用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量的大小。實驗設(shè)備使用注意事項：（1）離心泵在啟動前應(yīng)灌泵排氣。（2）離心泵要在出口閥關(guān)閉的情況下啟動。（3）停車前要先關(guān)出口閥。實驗記錄實驗日期2012.4.18設(shè)備編號管徑d36.5mm水溫14.5℃大氣壓1.01×105Pa1.直管阻力系數(shù)直管材料；管徑36.5mm；直管長度L2000mm實驗次數(shù)12345678910111213壓差（mmH2O）3052772472151801611361199787674730流量V（m3/s）3.403.203.002.802.612.402.202.011.801.601.401.201.002.局部阻力系數(shù)管件90。標(biāo)準(zhǔn)彎頭；管徑36.5mm實驗次數(shù)12345678910111213壓差（mmH2O）19020718315712811598826852413119流量V（m3/s）3.403.203.002.802.612.402.202.011.801.601.401.201.00實驗報告1.對實驗數(shù)據(jù)進行處理，處理過程必須有一組數(shù)據(jù)的計算實例；2.根據(jù)實驗結(jié)果在雙對數(shù)坐標(biāo)上描繪λ~Re關(guān)系曲線；3.對實驗結(jié)果進行討論。六、思考題1.本實驗用水作為介質(zhì)做出的λ~Re關(guān)系曲線，對其它流體是否實用？為什么？2.不同管徑、不同水溫下測定的λ~Re數(shù)據(jù)能否關(guān)聯(lián)到同一條曲線上？3.為什么要對系統(tǒng)進行排氣操作？4.以水為工作流體測得的λ~Re關(guān)系曲線能否應(yīng)用于空氣，如何應(yīng)用？直管數(shù)據(jù)處理實驗次數(shù)12345678910111213壓差（mmH2O）3052772472151801611361199787674730流量V（L/s）3.43.232.82.612.42.22.011.81.61.41.21u(m/s)3.2493.0582.8672.6762.4942.2942.1031.9211.7201.5291.3381.1470.956hf2.9922.7172.4232.1091.7661.5791.3341.1670.9520.8530.6570.4610.294ζ0.5670.5810.5900.5890.5680.6000.6040.6330.6430.7300.7340.7010.644λ0.01030.01060.01080.01080.01040.01100.01100.01150.01170.01330.01340.01280.0118Re101.218395.264389.310383.356377.700071.448265.494259.837953.586247.632241.678135.724129.7701㏑λ-4.571-4.546-4.532-4.533-4.570-4.514-4.508-4.461-4.445-4.318-4.312-4.359-4.443㏑Re4.6174.5574.4924.4234.3534.2694.1824.0923.9813.8643.7303.5763.394思考題1.本實驗用水作為介質(zhì)做出的λ~Re關(guān)系曲線，對其它流體是否實用？為什么？沿層阻力系數(shù)λ只與雷諾數(shù)Re有關(guān),雷諾數(shù)本身只與速度，粘度和管徑一次相關(guān)，不同流體的粘度可以查表，且λ=64/Re，故對其他的流體一樣適用。不同管徑、不同水溫下測定的λ~Re