化工原理实验-流体流动阻力系数的测定实验报告.doc

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化工原理实验-流体流动阻力系数的测定实验报告
LT
d——被测管内径，m
u——平均流速，m/s
λ——摩擦阻力系数。
当流体在一管径为d的圆形管中流动时，选取两个截面，用U形压差计测出这两个截面间的静压强差，即为流体流过两截面间的流动阻力。根据伯努利方程找出静压强差和摩擦阻力系数的关系式，即可求出摩擦阻力系数。改变流速可测出不同Re下的摩擦阻力系数，这样就可得出某一相对粗糙度下管子的λ—Re关系。
（1）、湍流区的摩擦阻力系数
在湍流区内λ=f（Re，ε/ d）。对于光滑管，大量实验证明，当Re在3×103~105 范围内，λ和Re的关系遵循Blasius关系式，即 λ= /
对于粗糙管，λ和Re的关系均以图来表示。
1、 局部阻力
h f=ξu2/2
式中，ξ为局部阻力系数，其与流体流过的管件的几何形状及流体的Re有关，当Re达到一定值后，ξ与Re无关，成为定值。
四、实验步骤：
1、 启动离心泵，打开被测管线上的开关阀及面板上与其相应的切换阀，关闭其他的开关阀和切换阀，保证测压点一一对应。
2、 排净系统中的气体以便使液体能连续流动。设备和测压管线中的气体都要排净，观察U形压差计中两液面是否水平，如果水平说明系统中气体已经排净。
3、 测定光滑管和粗糙管摩擦阻力，先将流量从小到大慢慢增加，并观察U形压差计中两液面差，当液面差达到最大并等数据稳定后记录第一组数据，即此时的液体流量和压差。接着将流量由大到小，。充分利用面板量程测取10组数据，然后再由小到大测取几组数据，以检查数据的重复性（不记录数据）。测定突然扩大管、球阀和截止阀的局部阻力时，各测取3组数据，具体步骤与侧量光滑管和粗糙管相同。注意在记录整个实验的第一组数据时记录一次液体温度，记录最后一组数据时记录一次温度。
4、 测完一根管的数据后，应将流量调节阀关闭，观察压差计的两液面是否水平，水平时才能更换另一条管路，否则全部数据无效。同时要了解各种阀门的特点，学会使用阀门，注意阀门的切换，同时要关严，防止内漏。
五、实验数据处理：
在整个实验过程中，液体温度可由始末温度值之和的平均值代替，则有
t=(t始+t末)/2= (+)/2=24℃
此温度对应水的密度可由相关表查得,
ρ=
μ=·S
1、 求光滑管、粗糙管摩擦阻力系数λ和雷诺系数Re
由公式u=Q/A=×102 Q/d2得到流速，由公式Re=duρ/μ可求得雷诺数，由式
h f=△P/ρ=λ（l / d）u2/2 可求得真实的λ，由Blasius关系式 λ’= / ’。
光滑管几何尺寸为 d=21mm， l=，相对粗糙度 ε/ d==
所求光滑管在不同流量下的u、Re、λ、λ’如下表：
光滑管的相关数据如下表：
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Q/ m3 /h










△P/kPa










u/m/s










Re×10-4










λ










λ’










粗糙管几何尺寸为 d=22mm， l=，相对粗糙度 ε/ d==
所求粗糙管在不同流量下的u、Re、λ、λ’如下表：