流体流动阻力的测定实验

实验目的1、学习直管摩擦阻力△P、局部阻力△P局、直管摩擦系数λ、局部阻力系数ζ的测量方法；2、掌握直管摩擦系数λ与雷诺数Re之间的关系的测定方法及其变化规律；3、学会压差计、流量计的使用方法以及识别管路中各个管件、阀门的作用。4、掌握对数坐标的使用方法。实验装置流程示意图离心泵水管阀门1U形管压差计温度计T流量计2实验基本原理对于等直径水平直管段，根据两截面间的柏努利方程有：1、直管λ、Re的测定:f2222211122huPgZuPgZf2222211122HgugPZgugPZJ·kg–1m液柱21fpphgppH21f假如：(1)水作为实验物系，则水可视为不可压缩流体；(2)实验导管是按水平装置的，则Z1=Z2；(3)上下游截面上的横截面积相同，则u1=u2。J·kg–1(3)m水柱(4)因此(1)和(2)两式分别可简化为实验基本原理212f2pppluhdgudlgppH2221f当流体在圆形直管内流动时，流体因磨擦阻力所造成的能量损失（压头损失），有如下一般关系式：J·kg–1(5)m液柱(6)或2122lupppd或写成实验基本原理1212(-(-()pppgRgRR示示））3310VFmqsCduRe22pdulVquAPa实验基本原理2、局部阻力系数ζ的测定:2'=2puh局局当流体流过管路系统时，因遇各种管件、阀门和测量仪表等而产生局部阻力，所造成的能量损失（压头损失），有如下一般关系式：J·kg–122up局局实验基本原理实验步骤1、熟悉实验装置，检查阀门的开关状态；关闭流量控制阀，确认两个平衡阀是否打开，必须打开平衡阀。2、启动离心泵，进行排气的工作；（1）总管排气：先将流量控制阀开足然后再关闭，重复三次，目的为了使总管中的气体被排走。（2）引压管排气：依次分别对4个排气阀，开、关重复三次。（3）压差计排气：关闭两个平衡阀，依次分别打开4个排气阀，此时眼睛要注视着U型压差计中的指示剂液面的上升，防止指示剂冲出，开、关重复三次。3、实验布点由于Re在充分湍流区，λ～Re的关系是直线，所以大流量时少布点，而Re在比较小时，λ～Re的关系是曲线，所以小流量时多布点。先将控制阀开至最大，读取流量显示仪读，然后关至水银压差计差值约0.10时，在读取流量显示仪读数，在和二个读数之间布12～14个点。水温取第一组和最后一组读数的平均值。4、实验结束后，关闭电源，打开两个平衡阀。实验步骤实验注意事项1、离心泵启动和关闭前必须关闭出口阀；2、注意排气过程的操作，防止指示液冲出；3、测量时应慢慢开启出口阀，稳定时测定数据；4、布点时，大流量稀一点，小流量密一点实验要求1、验证湍流时λ~Re的关系；2、在双对数坐标纸上绘出λ~Re曲线，并进行结果分析。3、局部阻力系数ζ与文献值的比较，并分析原因。实验报告要求1、实验报告内容:实验目的、实验原理、实验流程、实验操作步骤与实验现象、原始数据记录表、实验结果与分析讨论(表、图、讨论）2、实验报告基本要求：a、文字简捷、内容完整，叙述清楚、文字通顺，字迹工整、图表清晰；b、写明所在院系、专业、班级、学号、姓名、实验时间、指导老师与同组者姓名；c、应在规定的时间内交指导老师批阅。直管阻力系数与Re的没关系0.01000.10001000100001000001000000Re直管阻力系数1、压差计测压导管的粗细和长短对测量两点的压力差有无影响？为什么？2、如何防止压差计中的水银被冲走？3、为什么要排气？若排气未完全，对实验结果有何影响？4、流体流动的阻力测定在工业上有何应用？5、为什么离心泵启动时要关闭出口阀？思考题