流體流動阻力測定

實驗六流體流動阻力測定一、實驗目的1．掌握流體流經(jīng)直管和管閥件時阻力損失的測定方法，通過實驗了解流體流動中能量損失的變化規(guī)律。2．、測定水流過一段粗糙直管、光滑直管的沿程摩擦阻力損失Δpf，確定摩擦阻力系數(shù)λ和雷諾準數(shù)Re之間的關系。將所得的λ~Re方程與公認經(jīng)驗關系比較。3．測定流體流經(jīng)閘閥等管件時的局部阻力系數(shù)ξ。4．學會壓差計和流量計的使用方法，了解差壓變送器、功率傳感器的工作原理。熟悉測定流體流經(jīng)直管和管件時的阻力損失的實驗組織方法及測定摩擦系數(shù)的工程意義。5．觀察組成管路的各種管件、閥件，了解其作用。二、基本原理流體在管內(nèi)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(jīng)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．沿程阻力流體在水平均勻管道中穩(wěn)定流動時，阻力損失表現(xiàn)為壓力降低。即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。為了減少實驗工作量，使實驗結果具有普遍意義，必須采用因次分析方法將各變量綜合成準數(shù)關聯(lián)式。根據(jù)因次分析，影響阻力損失的因素有，(1)流體性質(zhì)：密度ρ，粘度μ；(2)管路的幾何尺寸：管徑d，管長l，管壁粗糙度ε；(3)流動條件：流速μ?？杀硎緸椋航M合成如下的無因次式：令則式中，——壓降Pa hf——直管阻力損失J/kg， ρ——流體密度kg/m3 λ——直管摩擦系數(shù)，無因次l——直管長度m d——直管內(nèi)徑mu——流體流速，由實驗測定m/sλ——稱為直管摩擦系數(shù)。滯流(層流)時，λ＝64／Re；湍流時λ是雷諾準數(shù)Re和相對粗糙度的函數(shù)，須由實驗確定.2．局部阻力局部阻力通常有兩種表示方法，即當量長度法和阻力系數(shù)法。當量長度法流體流過某管件或閥門時，因局部阻力造成的損失，相當于流體流過與其具有相當管徑長度的直管阻力損失，這個直管長度稱為當量長度，用符號le表示。這樣，就可以用直管阻力的公式來計算局部阻力損失，而且在管路計算時．可將管路中的直骨長度與管件、閥門的當量長度合并在一起計算，如管路中直管長度為乙各種局部阻力的當量長度之和為，則流體在管路中流動時的總阻力損失為體溫度（單位：攝氏度），第六通道沒用，7、功率表（單位：KW）8、儀表電源指示燈、9、儀表電源開關，10、變頻器電源指示燈，11、變頻器電源開關，12、離心泵電源指示燈、13、離心泵直接或變頻器運行轉(zhuǎn)換開關，14、離心泵啟動按鈕，15、離心泵停止按鈕。四、實驗步驟及注意事項1．灌泵儲水箱中出水到適當位置（大概三分之二處）關閉閥1、閥2、閥3、閥4、閥5、打開離心泵出口排氣閥和進口灌水閥，用水杯從灌水閥灌水，氣體從排汽閥排出，直到排水閥有水排出并且沒有氣泡灌水完畢，關閉排氣閥和灌水閥。2．啟動水泵打開控制柜上1空氣開關，打開9儀表電源開關，儀表指示燈10亮，儀表上電，顯示被測數(shù)據(jù)。把轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)到直接位置，指示燈12亮，按一下離心泵啟動按鈕，離心泵運轉(zhuǎn)，啟動按鈕指示燈亮，水泵啟動完畢。3．光滑管排氣先打開光滑管與差壓變送器相連的閥門，粗糙管和局部阻力與差壓變送器相連的閥門關閉，打開閥3和閥2，排出光滑管中的氣體，關上閥2，打開差壓變送器的兩個排汽閥，排出管道中的氣體，直到?jīng)]有氣泡排出為止，關閉差壓變送器上的兩個排汽閥，光滑管排氣完畢。4．光滑管實驗打開流體阻力監(jiān)控軟件數(shù)據(jù)班級、姓名、學號等信息，進入流體阻力實驗，點擊光滑管，調(diào)節(jié)閥2，每隔1m3／h采集一組實驗數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再采集），從2m5.粗糙管實驗粗糙管排氣與光滑管排氣類似，先打開粗糙管與差壓變送器相連的兩個閥門，再打開閥4和閥2，排出粗糙管中的氣體，關閉閥2，打開差壓變送器的兩個排汽閥，排出管道中的氣體，直到?jīng)]有氣泡排出為止，關閉差壓變送器上的兩個排汽閥，粗糙管排氣完畢。點擊粗粗管，調(diào)節(jié)閥2，，每隔1m3／h采集一組實驗數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再采集），從2m6.局部阻力實驗局部阻力排氣與光滑管排氣類似，先打開局部阻力與差壓變送器相連的兩個閥門，再打開閥5和閥2，排出粗糙管中的氣體，關閉閥2，打開差壓變送器的兩個排汽閥，排出管道中的氣體，直到?jīng)]有氣泡排出為止，關閉差壓變送器上的兩個排汽閥，局部阻力排氣完畢。點擊局部阻力，調(diào)節(jié)閥2，，每隔1m3／h采集一組實驗數(shù)據(jù)（等數(shù)據(jù)穩(wěn)定之后再采集），從2m7、數(shù)據(jù)處理實驗數(shù)據(jù)記錄序號流量L/s（湍流）或(L/h)(層流)光滑管kPa粗糙管kPa局部阻力kPa層流kPa壓差壓差壓差壓差實驗數(shù)據(jù)采集完畢，打開數(shù)據(jù)處理軟件，打開實驗數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應的軟件功能，就可算出流體雷諾系數(shù)與摩擦因數(shù)的關系，執(zhí)行繪圖功能，就可繪出雷諾系數(shù)與摩擦因數(shù)的曲線關系，執(zhí)行打印功能就可打印實驗數(shù)據(jù)和實驗處理結果。五、實驗報告1．根據(jù)粗糙管實驗結果，在雙對數(shù)坐標紙上標繪出λ~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(jù)光滑管實驗結果，對照柏拉修斯方程，計算其誤差。3．根據(jù)局部阻力實驗結果，求出閘閥全開時的平均ξ值。4．對實驗結果進行分析討論。注：流體阻力控制儀表（AI－519）參數(shù)P＝30I＝3D＝1六、思考題1．在對裝置做排氣工作時，是否一定要關閉流程尾部的流量調(diào)節(jié)閥?為什么?2．如何檢驗測試系統(tǒng)內(nèi)的空氣已經(jīng)被排除干凈?3．以水做介質(zhì)所測得的λ～Re關系能否適用于其它流體?如何應用?