流体阻力实验报告资料.docx

化工原理实验报告实验名称: 流体流动阻力测定班级: 学号: 姓名: 同组人: 实验日期: - 1- 流体阻力实验一、摘要通过测定不同阀门开度下的流体流量 vq , 以及测定已知长度 l 和管径 d 的光滑直管和粗糙直管间的压差 p?,根据公式 22ul pd????,其中?为实验温度下流体的密度;流体流速 24d qu v??, 以及雷诺数??du ? Re (?为实验温度下流体粘度), 得出湍流区光滑直管和粗糙直管在不同 Re 下的λ值, 通过作 Re ??双对数坐标图, 可以得出两者的关系曲线,以及和光滑管遵循的 Blasius 关系式比较关系,并验证了湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数 Re 和相对粗糙度ε/d 的函数。由公式 222121 puu ????? ?可求出突然扩大管的局部阻力系数,以及由 Re 64 ??求出层流时的摩擦阻力系数?,再和雷诺数 Re 作图得出层流管 Re ??关系曲线。关键词:摩擦阻力系数局部阻力系数雷诺数 Re 相对粗糙度ε/d 二、实验目的 1 、掌握测定流体流动阻力实验的一般试验方法; 2 、测定直管的摩擦阻力系数λ及突然扩大管的局部阻力系数ζ; 3 、测定层流管的摩擦阻力系数λ; 4 、验证湍流区内摩擦阻力系数λ为雷诺数 Re 和相对粗糙度ε/d 的函数; 5 、将所得光滑管的λ-Re 方程与 Blasius 方程相比较。三、实验原理 1 、直管阻力损失函数: f(h f,ρ,μ,l,d,ε,u) =0 应用量纲分析法寻找 hf(Δ P/ρ)与各影响因素间的关系 1 )影响因素物性: ρ,μ设备: l,d,ε操作: u( p,Z ) 2 )量纲分析ρ[ML -3],μ[ML -1T -1],l [L],d [L],ε[L],u [LT -1],h f [L 2T -2] 3 )选基本变量(独立,含 M,L,T) d,u,ρ(l,u,ρ等组合也可以) 4 )无量纲化非基本变量μ:π 1= μρ au bd c [M 0L 0T 0]= [ML -1T -1 ][ML -3] a [LT -1] b [L] c? a=-1,b=-1,c=-1 变换形式后得: π 1=ρ ud/μ l:π 2= l/d ε:π 3=ε/dh f:π 4=h f/u 2 5 )原函数无量纲化- 2- 0,,, 2?????????d ld du u hF f??? 6 )实验 22 , 22ud lud ld du h f??????????????????摩擦系数: ?? d??? Re, ?层流圆直管( Re<2000 ):λ=φ( Re )即λ=64/Re 湍流水力学光滑管( Re>4000 ):λ= 湍流普通直管( 4000<Re< 临界点):λ=φ( Re, ε/d )即?????????????? Re 2 log 274 .1 1d 湍流普通直管( Re> 临界点):λ=φ(ε/d )即????????d ?? 2 log 2 74 .1 1 2 、局部阻力损失函数 2 2uh f??局部阻力系数: (局部结构) ???考虑流体阻力等因素,通常管道设计液速值取 1~ 3m/s ,气速值取 10~ 30m/s 。大多数阀门:顺时针旋转是关闭,逆时针旋转是打开。四、实验流程层流管: d l ? ?, ;突然扩大管: ,0. 16 1 mm d? mm l 140 1?;粗糙管: , d mm l m ? ?;光滑管: ml mm d 50 .1,5. 21??。操作装置图如下: - 3- 五、实验操作 1 、关闭流量调节阀门,启动水泵; 2 、调整阀门 V1 ~ V5 开关,确定测量管路; 3 、打开对应引压管切换阀门和压差传感器阀门,进行主管路、测压管路排气; 4 、排气结束,关闭传感器阀门,检查其数值回零,否则继续排气; 5 、确定量程,布点,改变水流量测多组数据; 6 、所有参数在仪表柜集中显示,水流量/m 3?h -1 ,压降/kPa ,温度/℃; 7 、层流实验水流量由量筒和秒表测出; 8 、测完所有数据,停泵,开传感器排气阀,关闭切换阀门; 9 、检查数据,整理好仪器设备,实验结束。六、实验数据处理- 4- 原始数据如下表: ρ( kg/m 3) = μ()= T= ℃光滑管 l= d= T= ℃粗糙管 l= d= 序号流量 q v /m 3?h -1 压降Δ p/pa 流量 q v /m 3?h -1 压降Δ p/pa 1 0 10468 .0 2