流体流动阻力实验.docx

实验一 流体流动阻力实验
一、实验目的
1、学****直管摩擦阻力、直管摩擦系数的实验方法；
2、掌握不同流量下摩擦系数与雷诺数Re之间的关系及其变化规律；
3、学****局部阻力的测定方法；
4、学****压强差的几种测量方法和技巧；
5、掌握坐标系的选用方法和对数坐标系的使用方法。
二、实验原理
1． 直管摩擦系数l与雷诺数Re的测定
直管的摩擦阻力系数是雷诺数和相对粗糙度的函数，即，对一定的相对粗糙度而言，。
流体在一定长度等直径的水平圆管内流动时，其管路阻力引起的能量损失为：
（1）
又因为摩擦阻力系数与阻力损失之间有如下关系（范宁公式）
（2）
整理（1）（2）两式得
（3）
（4）
式中：管径，m ；
直管阻力引起的压强降，Pa；
管长，m；
流速，m / s；
流体的密度，kg / m3；
流体的粘度，N·s / m2。
在实验装置中，直管段管长l和管径d都已固定。若水温一定，则水的密度ρ和粘度μ也是定值。所以本实验实质上是测定直管段流体阻力引起的压强降与流速u（流量V）之间的关系。
测得一系列流量下的后，根据实验数据和式（3）可计算出不同流速下的直管摩擦系数λ；用式（4）计算对应的Re，从而整理出直管摩擦系数和雷诺数的关系，绘出λ与Re的关系曲线。
2. 局部阻力系数的测定
（5）
（6）
式中：局部阻力系数，无因次；
局部阻力引起的压强降，Pa；
局部阻力引起的能量损失，J／kg。
图3 局部阻力测量取压口布置图
局部阻力引起的压强降 可用下面的方法测量：在一条各处直径相等的直管段上，安装待测局部阻力的阀门，在其上、下游开两对测压口a-a’和b-b＇，见图3，使
ab＝bc ； a＇b＇＝b＇c＇
则 △Pf，a b ＝△Pf，bc ； △Pf，a＇b＇= △Pf，b＇c＇
在a~a＇之间列柏努利方程式：
Pa－Pa＇ =2△Pf，a b+2△Pf，a＇b＇+△P＇f （7）
在b~b＇之间列柏努利方程式：
Pb－Pb＇ = △Pf，bc+△Pf，b＇c＇+△P＇f
= △Pf，a b+△Pf，a＇b＇+△P＇f （8）
联立式（7）和（8），则：
＝2（Pb－Pb＇）－（Pa－Pa＇）
为了实验方便，称（Pb－Pb＇）为近点压差，称（Pa－Pa＇）为远点压差。用差压传感器来测量。
三、实验装置
1. 设备的主要技术数据:
(1) 被测光滑直管段： 管径d—； 管长L—； 材料—不锈钢管
被测粗糙直管段： 管径 d—； 管长L—； 材料—不锈钢管
(2) 被测局部阻力直管段: 管径 d—；管长 L—； 材料—不锈钢管
(3) 压力传感器:
型号:LXWY 测量范围: 200 KPa
(4) 直流数字电压表:
型号: PZ139 测量范围: 0 ～ 200 KPa
(5) 离心泵:
型号: WB70/055 流量: 8(m3／h) 扬程: 12(m) 电机功率: 550(W)
(6) 玻璃转子流量计:
型号 测量范围 精度
LZB—40 100～1000(L／h)
LZB—10 10～100(L／h)
(7) 涡轮流量计：
型号：LWY-