流体流动阻力测定实验报告记录Word文件下载.docx
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测量管件及管件两端直管（总长度l'
）总的压降p，减去其直管段的压降，该直管段的压降可由直管阻力pf（长度l）实验结果求取。
三、主要仪器设备
Figure1实
1—水箱2—离心泵3、11、12、13、14—压差传感器4—温度计5—涡轮流量计16—粗糙管实验段17—光滑管实验段18—闸阀19—截止阀20—引水漏斗21、22—调节阀23—泵出口阀24—旁路阀（流量校核）abcdefgh—取压点
直管规格
管内径
（mm）
直管段长度
光滑直管
21
ef=1000
粗糙直管
22
bc=1000
截止阀两端直管（光滑管）
de=660
闸阀两端直管（粗糙管）
ab=680
表格1表格2，
名称
类型
光滑管
不锈钢管
粗糙管
镀锌铁管
局部阻力
截止阀
闸阀
四．操作方法和实验步骤
1.离心泵灌水，关闭出口阀（23），打开电源，启动水泵电机，待电机转动平稳后，把泵的出口阀（23）缓缓开到最大。
对压差传感器进行排气，完成后关闭排气阀门，使压差传感器处于测量状态。
2.开启旁路阀（24），关闭光滑管段阀件，选定最小流量1.00m3/h，,记录最大流量，设定大于10个数值上等比的流量观测值。
自大至小，改变流量，每次改变流量，待流动达到稳定后，记录压
差、流量、温度等数据。
粗糙管段测量同光滑管段测量。
3.实验结束，关闭出口阀（23）。
5.1流量计校核
仪器读数：
V1=0.61m3·
h-1，空桶质量m0=0.46kg
τ=50.00s时，桶的质量m1=10.22kg，水温tr=32.1℃，ρ=995.0kg/m3
实际流速：
V2=
偏差E=（0.71-0.61）/0.61*100%=16.4%
表格3光滑管段实验数据记录
No
V1/m3·
h-1
t1/
p11/kpa
p12/kPa（加管件）
1
0.95
32.1
0.43
9.8
2
1.21
32
0.66
11.6
3
1.44
31.9
0.84
12.9
4
1.71
31.8
1.14
14.8
5
2.05
1.55
18.2
6
2.26
31.7
1.83
20.4
7
2.71
31.6
2.52
26.5
8
3.23
3.34
34.6
9
3.74
4.32
44.2
10
4.5
31.4
6.11
60.8
11
5.25
31.2
7.99
79.5
12
5.39
31.1
8.22
83.6
表格4粗糙管段实验数据记录
V2/m3·
T2/
P21/kpa
P22/kPa（加管件）
0.97
30.4
1.05
1.24
30.3
2.24
1.73
30.2
3.01
2.43
1.7
30.1
4.09
3.42
30
5.83
5.03
2.37
29.9
7.67
6.72
2.77
29.8
10.395
9.25
3.2
29.5
13.2
12.5
3.82
29.3
19.87
17.71
4.45
29.2
24.93
24.15
5.07
28.7
24.83
24.94
实验所用流体为水，ρ，μ的计算参考文献值[1],内插法处理
t=20
;
t=30
;
t=40
t=28
t=29
t=30
t=31
t=32
表格5.光滑管段流动阻力参数计算结果
u/m·
s-1
ρ/kg·
m3
μ/Pa·
s
Re
λ
δ
0.6942
995.0
0.000766
19828.7
0.03946
39.65707
0.8842
0.000768
25205.1
0.03733
28.67032
1.0523
0.000770
29934.5
0.03355
22.38011
1.2496
995.1
0.000771
35474.2
0.03228
18.05326
1.4980
42527.6
0.03054
15.35699
1.6515
0.000773
46788.0
0.02967
14.11610
1.9803
0.000774
55989.6
0.02841
12.70268
2.3603
66732.9
0.02651
11.66286
2.7330
77269.7
0.02557
11.10278
3.2883
995.2
0.000778
92593.1
0.02498
10.52757
3.8364
995.3
0.000781
107587.3
0.02400
10.11264
3.9387
0.000782
110232.9
0.02342
10.10460
表格6粗糙管段流动阻力参数计算结果
0.7779
995.6
0.000794
20483.1
0.10038
0.33063
0.9945
0.000796
26130.6
0.09555
0.51107
1.1549
0.000797
30282.7
0.09520
0.66783
1.3634
995.7
0.000799
35676.9
0.09282
0.77871
1.6441
0.000801
42934.0
0.09098
0.87851
1.9007
0.000802
49530.1
0.08955
0.92170
2.2215
995.8
0.000804
57766.5
0.08884
0.97242
2.5664
0.000809
66310.9
0.08453
1.15510
3.0636
995.9
0.000813
78825.6
0.08928
0.98338
3.5689
0.000815
91632.9
0.08255
1.21348
4.0661
996.0
0.000823
103289.4
0.06333
1.03868
Figure2．摩擦系数λ与Re的关系曲线（y1为光滑管摩擦系数，y2为粗糙管摩擦系数）
对照Moody图[1]，
Figure3．Moody图
查得光滑管段λ1-Re图对应的相对粗糙度ε1/d1=0.002;
粗糙管段λ2-Re图对应的相对粗糙度ε2/d2>
0.05.
绝对粗糙度：
ε1=0.002*21=0.42mm，ε2>
0.05*22=1.10mm;
Figure4．局部阻力系数ζ与Re的关系曲线（y1为光滑管局部阻力系数，y2为粗糙管局部阻力系数）
查表[2]知，中等腐蚀的无缝钢管绝对粗糙度：
ε~0.4mm；
普通镀锌钢管绝对粗糙度：
ε：
0.1~0.15mm
截止阀局部阻力系数:
ζ1=10.70
闸阀局部阻力系数：
ζ2=1.04
（两者均取ζ-Re曲线上平直部分对应的局部阻力系数）
查文献，知截止阀在全开时ζ=6.4，闸阀在全开时ζ=0.17
六．实验结果与分析
1.实验误差分析：
1.1由对涡轮流量计的校核知，当流速较小时，流量计的测量误差较大，可达16.4%，因而λ-Re，ζ-Re图上，Re值较小时，实验数据点的误差较大。
1.2实验读数时，由于仪表显示的读数值并不稳定，液体实际的流动不是不可压缩的稳定流动，Δp，V，t值随时间变化存在一定程度上的波动。
1.3温度传感器，流量计，压差传感器的仪器测量误差不可避免。
1.4调节流量时，流动并未完全稳定读数
1.5计算局部阻力系数时，采用的公式：
，合成不确定度相较摩擦阻力系数测定时，引入的不确定度增加了一项，误差增大。
1.6所用的水不够洁净，含较多杂质，而实验中都做纯水处理，实际流体的μ，ρ值与计算得到的值存在一定程度的偏差。
2.实验结果分析
2.1.实验测得光滑管的绝对粗糙度ε1=0.42mm,在给出的参考范围~0.4mm内，粗糙管的绝对粗糙度>
1.10mm,偏大，可能原因水管使用较久由于污垢腐蚀而造成绝对粗糙度偏大
2.2实验测得的截止阀与闸阀在全开时，局部阻力系数较文献值均偏大，可能的原因：
a.实际因为阀件的制造水平，加工精度不同的原因，不同的阀件的局部阻力系数在一定范围内波动；
b.实验用阀件可能存在积垢，腐蚀的问题，导致局部阻力系数偏大。
3.思考题
3.1在对装置做排气工作时，是否一定要关闭流程尾部的出口阀？
为什么？
答：
是，由离心泵特性曲线知，流量为零时，轴功率最小，电动机负荷最小，不会过载烧毁线圈。
3.2．如何检测管路中的空气已经被排除干净？
关闭出口阀后，打开U形管顶部的阀门，利用空气压强使U形管两支管水往下降，当两支管液柱水平，证明系统中空气已被排除干净。
3.3．以水做介质所测得的λ～Re关系能否适用于其它流体？
如何应用？
能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、ρ
、μ变化。
3.4.在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的λ～Re数据能否关联在同一
条曲线上？
不可以，
设备改变，相对粗糙度也发生改变，从而λ变化。
3.5．如果测压口、孔边缘有毛刺或安装不垂直，对静压的测量有何影响？
有毛刺，增加额外的阻力损失，安装不垂直，增加额外的压差，使测量误差增大。
七．参考文献
[1].何潮洪，冯霄.化工原理（上册）.[M]科学出版社：
2013
[2].时均.化学工程手册上卷.[M]化学工业出版社：
1996
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