管路阻力的测定

一、实验目的

1．学习直管阻力与局部阻力的测定方法。

2．学习计算并绘制直管摩擦系数l与R_e的关系曲线的方法。

3．学习确定局部阻力系数z的方法。

二、实验原理

流体在管路中的流动阻力分为直管阻力和局部阻力两种。直管阻力也称为表皮阻力，是流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦而产生的阻力

，   （m）             (1)             

局部阻力也称为形体阻力，是由于流体流经管路中的管件、阀门及管截面的突然扩大或缩小等局部地方，由于边界层分离而产生旋涡所引起的能量损失

，    (m)               (2)             

管路的总能量损失等于管路中所有以上两种阻力的加和

本实验所用的装置流程图如图1所示，实验装置由并联的两个支路组成，一个支路用于测定直管阻力，另一个用于测定局部阻力。

图1. 管路阻力测定实验装置流程图

1-底阀        2-入口真空表   3-离心泵       4-出口压力表    5-充水阀

6-差压变送器  7-涡轮流量计   8-差压变送器   9-水箱

测定直管阻力所用管子的规格：

1#~2#实验装置：直管内径为27.1mm，直管管长1m。

3#~8#实验装置：直管内径为35.75mm，直管管长1m

局部阻力的测定对象是两个阀门，一个闸阀，一个截止阀。

三、实验步骤

    1．打开充水阀向离心泵泵壳内充水。

2．关闭充水阀、出口流量调节阀，启动总电源开关，启动电机电源开关。

3．打开出口调节阀至最大，记录下管路流量最大值，即控制柜上的涡轮流量计的读数。

4．调节出口阀，流量从大到小测取8次，再由小到大测取8次，记录各次实验数据，包括涡轮流量计的读数、直管压差指示值。

5．关闭直管阻力直路的球阀，打开局部阻力的球阀，测定在三个流量下的局部压差指示值。

6．测取实验用水的温度。

7．关闭出口流量调节阀，关闭电机开关，关闭总电源开关。

注意事项：

    离心泵禁止在未冲满水的情况下空转。

四、数据处理与讨论

1． 根据实验数据，计算直管摩擦系数l及雷诺准数Re，然后在双对数坐标纸上标绘的关系曲线

所测实验数据及计算结果列于下表

3#实验装置，    水温20.5°C      

以第三组数据作为计算举例

查表得：水温为20.5°C时，黏度m=0.001Pa×s，密度r=998kg/m³

管内流速       

根据公式（2），直管阻力计算如下

雷诺数计算如下

根据以上计算结果，在对数坐标纸上绘制曲线如图2所示。

图2. 实验测定l-Re关系曲线

2． 根据实验测定的压差数据，计算闸阀和截止阀的局部阻力系数的平均值。

将实验数据整理列于下表中

以第一组数据为例，计算如下

根据公式（2），局部阻力系数

五、思考题

1. 以水为工作流体所测得的关系能否适用于其他种类的牛顿型流体？请说明原因。

以水为工作流体所测得的关系可以适用于其它牛顿流体，因为该关系为无量纲准数关系式，其不受流体本身物性的影响。

2. 如果要增加雷诺数的范围，可采取哪些措施？

如果要增加雷诺数的范围，可以增大管径、流速或流体的密度，或者减小流体的黏度。

    3. 测出的直管摩擦阻力与直管的放置状态有关吗？请说明原因。

如果以柏努利方程作为标准，测定直管阻力不依赖于直管的放置方式，因为直管阻力只与流体的流动状态和管壁粗糙度有关，只是计算时需考虑两测压点处位能的变化。

 

第二篇：化工原理实验报告(格式)

材料与化学工程系

实 验 报 告

课程名称：       化工原理实验       

专业班级：                          

学生姓名：                          

学    号：                          

完成时间：      ~      学年第   学期 

湖南工学院教务处印制

《化工原理》实验报告