化工1105刘玥流体阻力实验报告.doc

北 京 化 工 大 学
化 工 原 理 实 验 报 告
实验名称： 流体流动阻力的测定
班 级： 化工1105
姓 名： 刘玥
学 号： 2011011130序 号：5
同 组 人： 申梦瑶 刘练
设备型号：流体阻力-泵联合实验装置UPRSⅢ型-第2套
实验日期：2013年10月31日
实验摘要
实验利用由离心泵、光滑管、粗糙管、层流管、突然扩大管及自动测压、测流量，测温度装置，水箱组成的装置，以水为工作流体，测定了光滑管、粗糙管、层流管的摩擦阻力系数λ和突然扩大管的局部阻力系数ξ，依据伯努利方程及Blasius关系式等，验证了直管的摩擦阻力系数λ随雷诺数Re的变化关系，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，雷诺数小于2000为层流区，突然扩大管的雷诺数Re已达到一定程度，使ξ仅与Re有关，与水流过的管件的几何形状无关。并由测得的一系列数据得到了直管的λ-Re关系曲线。
实验目的
1、测量湍流直管道的阻力，确定摩擦阻力系数
2、测量湍流局部管道的阻力，确定局部阻力系数
3、测量层流直管道的阻力，确定摩擦阻力系数
实验原理
1、直管摩擦阻力
不可压缩流体（如水），在圆形直管中作稳定流动时，由于黏性和涡流的作用产生摩擦阻力；流体在流过突然扩大、弯头等管件时，由于流体流动的速度和方向突然变化，产生局部阻力。影响流体阻力的因素较多，在工程上通常采用量纲分析方法简化实验，得到在一定意义下具有普遍意义的结果，其方法如下。
流体流动阻力与流体的性质，流体流经处的几何尺寸以及流动状态有关，可表示为
△P=f(d,l,u,ρ,μ,ε)
引入下列无量纲数群。
雷诺数 Re =
相对粗糙度ε/d
管子长径比 l/d
从而得到
令
可得摩擦阻力系数与压头损失之间的关系，这种关系可用实验方法直接测定。
式中hf——直管阻力，J/Kg；
l——被测管长，m；
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。对于光滑管，大量实验证明，当Re在3×103~ 105范围内，λ与Re的关系遵循Blasius关系式，即
λ=
对于粗糙管，λ与Re的关系均以图来表示。
（2）层流的摩擦阻力系数
2、局部阻力
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大到一定值后，ξ与Re数无关，成为定值。
实验流程和设备
流体阻力实验带控制点工艺流程
1、水箱 2、水泵 3、涡轮流量计 4、主管路切换阀 5、层流管 6、截止阀7、球阀8、不锈钢管9、镀锌管10、突扩管11、流量调节阀（闸板阀） 12、层流调节阀（针阀） 13、变频仪
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