流体流动阻力测定实验报告.docx

1、流体流动阻力测定实验报告 实验报告课程名称： 指导老师： 成绩： 实验名称： 实验类型： 同组学生： 一、实验目的和要求（必填）二、实验容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得一、实验目的和要求1.掌握测定流体流经直管、管件（阀门）时阻力损失的一般实验方法。2.测定直管摩擦系数 与雷诺准数 Re 的关系，流体流经管件（阀门）时的局部阻力系数 ，验证在一般湍流区 与 Re 的关系曲线，考察与Re是否相关。3.识辨组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用,获得对Re，摩擦系数，局部阻力系数的感性认识。二、实验容和原理

2、1流量计校核 通过计时称重对涡轮流量计读数进行校核。2. Re 数： 3. 直管阻力摩擦系数 的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 4.局部阻力系数的测定局部阻力压力降的测量方法：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Figure 1 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） a b c de f g h 取

3、压点直管规格管径（mm）直管段长度（mm）光滑直管21ef = 1000粗糙直管22bc =1000截止阀两端直管（光滑管）21de = 660闸阀两端直管（粗糙管）22ab = 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

4、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）。五、实验数据记录和处理5.1流量计校核仪器读数：V1=0.61m3h-1，空桶质量m0=0.46kg =50.00s时，桶的质量m1=10.22kg，水温tr=32.1，=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NoV1/m3h-1t1/p11/kpap12/kPa(加管件)10.9532.10.439.821.21320.6611.631.4431.90.8412.941.71

5、31.81.1414.852.0531.81.5518.262.2631.71.8320.472.7131.62.5226.583.2331.63.3434.693.7431.64.3244.2104.531.46.1160.8115.2531.27.9979.5125.3931.18.2283.6表格 4 粗糙管段实验数据记录NoV2/m3h-1T2/P21/kpaP22/kPa(加管件)10.9730.41.441.0521.2430.32.241.7331.4430.23.012.4341.730.14.093.4252.05305.835.0362.3729.97.676.7272.7

6、729.810.3959.2583.229.513.212.593.8229.319.8717.71104.4529.224.9324.15115.0728.724.8324.94实验所用流体为水，的计算参考文献值1,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Nou/ms-1/kgm3/PasRe10.6942995.00.00076619828.70.0394639.65707 20.8842995.00.00076825205.10.0373328.67032 31.0523995.00

7、.00077029934.50.0335522.38011 41.2496995.10.00077135474.20.0322818.05326 51.4980995.10.00077142527.60.0305415.35699 61.6515995.10.00077346788.00.0296714.11610 71.9803995.10.00077455989.60.0284112.70268 82.3603995.10.00077466732.90.0265111.66286 92.7330995.10.00077477269.70.0255711.10278 103.2883995.

8、20.00077892593.10.0249810.52757 113.8364995.30.000781107587.30.0240010.11264 123.9387995.30.000782110232.90.0234210.10460 表格 6粗糙管段流动阻力参数计算结果Nou/ms-1/kgm3/PasRe10.7779995.60.00079420483.10.100380.33063 20.9945995.60.00079626130.60.095550.51107 31.1549995.60.00079730282.70.095200.66783 41.3634995.70.0

9、0079935676.90.092820.77871 51.6441995.70.00080142934.00.090980.87851 61.9007995.70.00080249530.10.089550.92170 72.2215995.80.00080457766.50.088840.97242 82.5664995.80.00080966310.90.084531.15510 93.0636995.90.00081378825.60.089280.98338 103.5689995.90.00081591632.90.082551.21348 114.0661996.00.00082

10、3103289.40.063331.03868 Figure 2摩擦系数与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，Figure 3Moody 图查得光滑管段1-Re图对应的相对粗糙度1/d1=0.002;粗糙管段2-Re图对应的相对粗糙度2/d20.05.绝对粗糙度：1=0.002*21=0.42mm，20.05*22=1.10mm;Figure 4局部阻力系数与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：0.4mm；普通镀锌钢管绝对粗糙度：0.10.15mm截止阀局部阻力系数:1=10.7

11、0闸阀局部阻力系数：2=1.04（两者均取-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=6.4，闸阀在全开时=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-Re，-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，p，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

12、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，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1=0.42mm,在给出的参考围0.4mm，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围波动；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

13、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？答：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Re 关系能否适用于其它流体？如何应用？答：能用，因为雷诺准数是一个无因次数群，它允许d、u、变化。3.4.在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的Re 数据能否关联在同一条曲线上？答：不可以，,设备改变，相对粗糙度也发生改变，从而变化。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？答：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，霄.化工原理（上册）. M科学：20132.时均.化学工程手册 上卷.M 化学工业：1996