化工原理流體阻力試驗課件

1、化工原理實驗流體阻力實驗制作：謝少雄一、實驗目的1、認識組成管路的各種管件、閥件，并了解其作用。2、測定流體流經直管的阻力，求出直管摩擦系數與雷諾準數Re的關系，將所得的Re方程與公認經驗關系比較。3、測定流體流經閘閥或某一管件時的局部阻力系數。4、學會壓差計和流量計的使用方法二、基本原理 流體在管內流動時，由于粘性剪應力和渦流的存在，不可避免地要消耗一定的機械能，這種機械能的消耗包括流體流經直管的沿程阻力和因流體運動方向改變所引起的局部阻力。1、沿程阻力 影響阻力損失的因素很多，尤其對湍流流體，目前尚不能完全用理論方法求解，必須通過實驗研究其規(guī)律。為了簡化實驗，并使實驗結果具有普遍意義，必須

2、采用因次分析方法將各變量綜合成準數關聯(lián)式。根據因次分析，影響阻力損失的因素有，(1)流體性質：密度，粘度；(2)管路的幾何尺寸：管徑d，管長l，管壁粗糙度；(3)流動條件：流速u。 相對粗糙管子長徑比從而得到 引入無因次數群 則可得摩擦阻力系數與壓頭損失之間的關系，這種關系可用實驗方法直接測定式中： 直管阻力 被測管長 d 被測管內徑 u 平均流速 摩擦阻力系數式中： 直管阻力 被測管長 d 被測管內徑 u 平均流速 摩擦阻力系數 當流體在圓管中流動時，選兩截面，測其間靜壓強差，即兩截面流動阻力。找出靜壓差和 的關系式，即可求出 。改變流速得出不同Re數的 ，即得出一相對粗糙度時 的關系。 2

3、.局部阻力 式中： 稱為局部阻力系數，它與所流過的管件的幾何形狀及流體的 數有關，當 數大到一定值后則 與 數無關，成為定值。 流體在流過突然擴大,彎頭等管件時,由于運動的速度和方向突然變化,產生局部阻力,影響阻力的因素較多。三、裝置和流程實驗裝置如下圖所示。被測直管段：光滑管:管徑d0.008(m)管長L1.71(m)材料：不銹鋼粗糙管:管徑d0.01(m)管長L1.71(m)材料：不銹鋼1:水箱:2:水泵;3:入口真空表;4:出口壓力表;5,16:緩沖罐:6,14測局部阻力近端閥;7,15:測局部阻力遠端閥;8,17:粗糙管測壓閥;9,21:光滑管測壓閥;10:局部阻力閥;11:文丘里流量

4、計;12:壓力傳感器;13:渦流流量計;18:閥門;18光滑管閥;20:粗糙管閥;22:小流量計;23:大流量計;24閥門25:水箱放水閥;26:倒U型管放空閥;27:倒U型管;28,30:倒U型管排水閥;29,31:倒U型管平衡閥四、實驗方法 1、向儲水槽內注水，直到水滿為止。 2、先接電預熱1015分鐘，然后啟動泵進行實驗。 3、光滑管阻力測定： （1）關閉粗糙管閥，將光滑管閥全開，在流量為零條件下，打開通向倒置U型管的進水閥，檢查導壓管內是否有氣泡存在。若倒置U型管內液柱高度差不為零，則表明導壓管內存在氣泡，需要進行趕氣泡操作。 趕氣泡的方法：將流量調至較大，排出導壓管內的氣泡，直至排凈

5、為止。 （2）實驗裝置兩個轉子流量計并聯(lián)連接，根據流量大小選擇不同量程的流量計測量流量。 （3）差壓變送器與倒置U型管也是并聯(lián)連接，用于測量直管段的壓差，小流量時用倒置型管壓差計測量，大流量時用差壓變送器測量。應在最大流量和最小流量之間進行實驗，一般測取1520組數據。只要調節(jié)流量調節(jié)閥，可得一系列Re的實驗點，繪出Re曲線。 4、粗糙管阻力測定： 關閉光滑管閥，將粗糙管閥全開，從小流量到最大流量，測取1520組數據。 5、測取水箱水溫。待數據測量完畢，關閉流量調節(jié)閥，停泵。五、操作要點 1、檢查應開應關的閥門，以防液體竄漏，影響流量和壓差的測量。 2、啟動離心泵前要關閉出口調節(jié)閥，待正常轉動后才緩慢打開調節(jié)閥。 3、正常供水后，進行管道、引壓管和壓差計的排氣工作。 4、每次改變流量后，須待流動達到定態(tài)后才測取數據。 5、實驗前應確定實驗范圍，測量點數并合理布點。六、實驗結果及分析 1、根據光滑管和粗糙管實驗數據結果，在雙對數坐標紙上標繪出Re曲線，對照化工原理教材上有關圖形，即可估出該管的相對粗糙度和絕對粗糙度。 2、根據局部阻力實驗結果，求出閘閥全開時的平均值。 3、對實驗結果進行分析討論。 七、思考題 1、為什么本實驗結果不整理成單位管長壓頭損失與流速u之間的關系？而整理成Re關系，有什么好處？ 2、以水做介質所測得的R