流体阻力实验报告材料.docx

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化工大学
化工原理实验报告
实验名称：流体流动阻力测定
班 级： 化工10
学 号：2010
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姓 名：
同 组 人：
实验日期：
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，以与测定长度和管径d的光滑直管和粗糙直管间的压差，根据公式，其中为实验温度下流体的密度；流体流速，以与雷诺数〔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，通过作双对数坐标图，可以得出两者的关系曲线，以与和光滑管遵循的Blasius关系式比拟关系，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。由公式可求出突然扩大管的局部阻力系数，以与由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
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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与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方程相比拟。
三、实验原理
1、直管阻力损失函数：f〔hf，ρ，μ， l，d，ε, u〕=0
应用量纲分析法寻找hf〔ΔP /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-1 T-1]，l[L] ，d[L]，ε[L]，u[LT-1]，hf [L2 T-2]
3〕选根本变量〔独立，含M，L，T〕
d，u，ρ〔l，u，ρ等组合也可以〕
4〕无量纲化非根本变量
μ：π1＝μρaubdc[M0L0T0] =[ML-1 T-1][ML-3]a[LT-1]b[L]c⇒ a=-1,b=-1,c=-1
变换形式后得：π1＝ρud /μ
l:π2＝l/dε:π3＝ε/dhf:π4＝hf/u2
5〕原函数无量纲化
6〕实验
摩擦系数：
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层流圆直管〔Re<2000〕：λ=φ〔Re〕即λ=64/Re
湍流水力学光滑管〔Re>4000〕：
湍流普通直管〔4000<Re<临界点〕：λ=φ〔Re,ε/d〕即
湍流普通直管〔Re>临界点〕：λ=φ〔ε/d〕即
2、局部阻力损失函数
局部阻力系数：
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：；突然扩大管：；粗糙管：；光滑管：。
操作装置图如下：
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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，进展主管路、测压管路排气；
4、排气完毕，关闭传感器阀门，检查其数值回零，否如此继续排气；
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/m3•h-1，压降/kPa，温度/℃；
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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，实验完毕。
六、实验数据处理
原始数据如下表：
ρ〔kg/m3
T=℃ 光滑管
T=℃
粗糙管
序号
流量
qv/m3•h-1
压降
Δp/pa
流量
qv/m3•h-1
压降
Δp/pa
1
0

2

3
4
5
0
6
7
0
0
8
9
4
10
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突然扩大管
T=℃ d= D=42mm l=140mm L=280mm
序号
流量