流体流动阻力系数测定武汉工程大学环境与化工清洁生产实验教学中心2009年5月
武汉工程大学环境与化工清洁生产实验教学中心 2009年5月 流体流动阻力系数测定
实验目的（Objectives）1.学习管路阻力损失(h)、管路摩擦系数（入）、管件局部阻力系数（（）的测定方法，并通过实验了解它们的变化规律，巩固对流体阻力基本理论的认识;2.了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测量原理，学会正确使用；3.学习对数坐标纸的用法4.测定流体流过直管的阻力，确定摩擦系数入与雷诺数Re的关系;5.测定阀7、會管件的局部阻力系数乙
一、实验目的（Objectives ） ⚫1.学习管路阻力损失(hf )、管路摩擦系数（λ）、 管件局部阻力系数（ζ）的测定方法，并通过 实验了解它们的变化规律，巩固对流体阻力基 本理论的认识； ⚫2.了解与本实验有关的各种流量测量仪表、压 差测量仪表的结构特点和安装方式，掌握其测 量原理，学会正确使用； ⚫3.学习对数坐标纸的用法。 ⚫4.测定流体流过直管的阻力，确定摩擦系数λ 与雷诺数Re的关系； ⚫5.测定阀门、管件的局部阻力系数ζ
二、实验原理(Principles)1.寻找影响过程的主要因素对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能地列出影响过程的主要因素。对瑞流时直管阻力损失h,与诸多影响因素的关系式应为：hf=f(d，u，p，μ，，ε)(1)2.因次分析法规划实验因次分析法可以将对(1)式的研究变成对(2)式的4个无因次数之间的关系的研究。即：hg = f(dup,(2)价其中，若实验设备已定，那么，式(2)可写成为：dup实验设备是水平直管，式(3)又可写为：duphe=2L(4)1若令Ap2(5)则有2dp
二、实验原理（Principles） ⚫ 1. 寻找影响过程的主要因素 ⚫ 对所研究的过程作初步的实验和经验的归纳，尽可能地列出 影响过程的主要因素。对湍流时直管阻力损失hf与诸多影响ζ 因素的关系式应为： hf = f(d，u，ρ，µ，l，ε) (1) ⚫ 2. 因次分析法规划实验 ⚫ 因次分析法可以将对(1)式的研究变成对(2)式的4个无因次数 之间的关系的研究。 即： (2) 2 ( , , ) 2 u d d du l h f f = ( , , ) 2 d d du l f u hf = ⚫ 其中，若实验设备已定，那么，式(2)可写成为： ⚫ ⚫ 实验设备是水平直管，式(3)又可写为： ⚫ (4) ⚫ 若令 (5)则有 2 ( , , ) 2 u d d du l f p = ( , ) ( , ) d f R d du f e = = 2 2 u d p l =
装置流程（Apparatus）三.13810文文1111文10文文10107Theschematic flowchartoftheflowfrictionmeasurement1tank2centrifugalpump;3turboflowmeter;4thermometer;5pipefittingorvalve;6straightpipesection;7bottomvalve,8controlvalve;9primevalve10—leadingpressurevalves;11,13—exhaustvalves;12——balancingvalves
三．装置流程（Apparatus） 2 9 3 5 8 1 7 10 12 11 6 4 10 11 10 10 11 11 12 13 The schematic flow chart of the flow friction measurement 1—tank; 2—centrifugal pump;3—turboflowmeter; 4—thermometer;5—pipe fitting or valve; 6—straight pipe section; 7—bottom valve; 8—control valve; 9—prime valve; 10—leading pressure valves; 11,13—exhaust valves; 12—balancing valves
四．实验步骤（Procedures)1.关闭控制阀，打开二个平衡阀，引水、灌泵放气，关闭功率表，启动泵2.系统排气：(1）总管排气，(2）引压管排气，(3）压差计排气。3.检验排气是否彻底4.通过调节阀调节流量，记录数据。由于系统的流量采用涡轮流量计计量，其小流量受到结构的限制，因此，从大流量做起
四．实验步骤（Procedures ） ⚫ 1.关闭控制阀，打开二个平衡阀，引水﹑灌 泵放气，关闭功率表，启动泵。 ⚫ 2.系统排气： ⚫ (1) 总管排气，(2) 引压管排气，(3) 压差计排 气。 ⚫ 3.检验排气是否彻底。 ⚫ 4.通过调节阀调节流量，记录数据。由于系 统的流量采用涡轮流量计计量，其小流量受 到结构的限制，因此，从大流量做起。 5.关闭出口阀，关闭功率表开关，停泵，打
五．数据记录(Data records1.一次性原始数据次/升;涡轮流量计仪表常数（=管径直管长度=mm； 指示m ;剂:；管径mm;指示局部阀件或管件类型剂：℃。水温 t=2.原始数据记录表直管阻力压差计/Pa局部阻力压差计/Pa序号显示仪读数左左右右123
五．数据记录（Data records ） ⚫ 1.一次性原始数据 涡轮流量计仪表常数 ζ= 次/升; ⚫ 直管 长度 l= m； 管径 mm； 指示 剂： ; ⚫ 局部 阀件或管件类型 ； 管径 mm；指示 剂： ; ⚫ 水温 t= ℃。 ⚫ 2.原始数据记录表 序号 显示仪读数 直管阻力压差计/Pa 局部阻力压差计/Pa 左 右 左 右 1 2 3
六.数据处理(Data processing)图流体流动阻力实验举例H20.10345678910110.011210000100000100000013Re14以中间运尊表人结果表4入~Re关系图
六.数据处理(Data processing) λ~Re关系图
七、思考题l(Questions)1.为了确定入与(的函数关系要测定那些数据？宜选用什么仪器仪表来测定？如何处理数据？为什么要进行排气操作？如何排气？为什么操作失误可能将U形管中的水银冲走？3.不同管径、不同水温下测定的入-Re数据能否关联到一条曲线上，为什么？4.以水为工作流体测定的入-Re曲线能否用于计算空气在管内的流动阻力，为什么？5.两段管线的管长、管径、相对粗糙度及管内流速均相同，一根水平放置，另一根倾斜放置.问
七、思考题（Questions ） ⚫1.为了确定λ与ζ的函数关系要测定那些数据？宜 选用什么仪器仪表来测定？如何处理数据？ ⚫为什么要进行排气操作？如何排气？为什么操作 失误可能将U形管中的水银冲走？ ⚫3.不同管径﹑不同水温下测定的λ－Re数据能否 关联到一条曲线上，为什么? ⚫4.以水为工作流体测定的λ－Re曲线能否用于计 算空气在管内的流动阻力，为什么? ⚫5.两段管线的管长﹑管径﹑相对粗糙度及管内流 速均相同，一根水平放置，另一根倾斜放置.问 流体流过这两段管线的阻力及管子两端的压差是