实验一流体流动阻力测定实验 1.实验目的 (1)辨别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 (2)测定流体在圆形直管内流动时摩擦系数入与雷诺数R的关系 (3)测定流体流经闸阀时的局部阻力系数：。 2.基本原理 (1)直管阻力摩擦系数1的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： =g=B2=号器 =2d42 则直管阻力摩擦系数可写成： plu Re=dup 雷诺准数Re的定义是： 吴流时： 端流时：是雷诺准数Re和相对粗糙度(d)的函数。 完全湍流时：1只是相对粗糙度（©）的函数。 上式中d:直管内径，m: P:流体在1米直管内流动时由于流动阻力而产生的压降，P: ,:单位质量流体流经1米直管时产生的流动阻力，Jg: p:流体老度，kgm: /:直管长度，m: “:流体在管内流动的平均流速，ms 4:流体粘度，Pa·s。 中有品华术市先质得通过满定流体统 u=900d △P采用倒置U型管液柱压差计和差压变送器测量。 (2)局部阻力系数5的测定 根据阻力系数法，流体通过某一管件或阀门时的机械能损失可表示为流体在管内流动 时平均动能的某一倍数，即： 0 pu 式中专：局部阻力系数，无因次： p:局部阻力引起的压降，P阳（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管 段的压降后才是闸阀局部阻力引起的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取)
实验一 流体流动阻力测定实验 1.实验目的 （1）辨别组成管路的各种管件、阀门，并了解其作用。 （2）测定流体在圆形直管内流动时摩擦系数 λ 与雷诺数 Re 的关系。 （3）测定流体流经闸阀时的局部阻力系数 。 2．基本原理 （1）直管阻力摩擦系数 λ 的测定 流体在水平等径直管中稳定流动时，阻力损失为： 2 2 1 2 u d p p p l h f f = − = = 则直管阻力摩擦系数可写成： 2 2 lu d p f = 雷诺准数 Re 的定义是： du Re = 层流时： Re 64 = 湍流时：λ 是雷诺准数 Re 和相对粗糙度（ε/d）的函数。 完全湍流时：λ 只是相对粗糙度（ε/d）的函数。 上式中 d ：直管内径，m； p f ：流体在 l 米直管内流动时由于流动阻力而产生的压降，Pa； f h ：单位质量流体流经 l 米直管时产生的流动阻力，J/kg； ρ ：流体密度，kg/m3； l ：直管长度，m； u ：流体在管内流动的平均流速，m/s； μ ：流体粘度，Pa·s。 其中 l、d 为装置参数 ， ρ、μ 通过测定流体温度，再查有关手册而得， u 通过测定流体流 量，再由管径计算得到。本装置采用涡轮流量计测流量 V（m3 /h），则 2 900 d V u = p f 采用倒置 U 型管液柱压差计和差压变送器测量。 （2）局部阻力系数 的测定 根据阻力系数法，流体通过某一管件或阀门时的机械能损失可表示为流体在管内流动 时平均动能的某一倍数，即： 2 2 p u h f f = = 故 2 2 u p f = 式中 ：局部阻力系数，无因次； p f ：局部阻力引起的压降，Pa（本装置中，所测得的压降应扣除两测压口间直管 段的压降后才是闸阀局部阻力引起的压降，直管段的压降由直管阻力实验结果求取）
3.实验装置与流程 验装置由贮水槽、离心泵、变频器、电动调节阀、涡轮流量计、压力表、差压变送器 不同材质的水管、倒U型压差计（图中未画出）等组成。装置上有三段并联的水平直管 自上而下分别用于测定局部阻力、光滑管直管阻力和粗糙管直管阻力。测定局部阻力时使用 不锈钢管，中间装有待测管件（闸阀）：测定光滑管直管阻力时，同样使用内壁光滑的不锈 钢管，而测定粗糙管直管阻力时，采用管道内壁较粗糙的镀锌管。 水的流量使用涡轮流量计测量，流量通过变频器改变泵的转速来调节（但测定泵性能时 流量则用电动调节阀调节)，管路和闸阀的阻力采用各自的倒心型管压差计测量，同时差压 变送器将差压信号传送给差压显示仪表。 4.实验步骤 (1)开启仪控柜上总电源、仪表电源开关，将仪控柜上“实验选择”转到“管阻力”。 (2)给离心泵灌水 然后天闭泉田口阀，后 水 待电机转动平稳后 ,把泵的出口 (注意：系运转过程中，勿触碰系主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕 色 巴 9 1离心系 变顿器 涡轮流量计 电动调节到 图21流体流动阻力与泵性能综合实验流程简图 (4)通过开启相应管路的进口阀分别测定光滑管阻力、粗糙管阻力、局部阻力（注意：测局 部阻力时，要将旋钮转到“局部阻力压差”位置)，可使用手动或自动方法。 手动方法：缓缓调节出口阀改变流量，让流量从08到 mh范围内变化，建议低流量 时每次变化0.3mh左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下流量和压差读数。 自动方法：进入“流体流动阻力测定实验”计算机控制界面，测定光滑管阻力时单击“开 始光滑管实验”按钮，由大到小改变流量设定（即通过变须器改变泵的转速，每次待流动 达到稳定后可从仪控柜面板上读取有关数据或单击“采集数据”按钮即由计算机自动记录实 验数据。所有实验完成后单击“退出”按钮停止实验。 (5)实验结束后，关闭出口阀，停止水泵，关掉仪表电源和总电源
3．实验装置与流程 实验装置流程（本装置为流体流动阻力与离心泵性能综合实验装置，做流动阻力实验时 将仪控柜上“实验选择”转到“管阻力”）如图 2-1 所示，实验仪控柜面板如图 2-2 所示。 实验装置由贮水槽、离心泵、变频器、电动调节阀、涡轮流量计、压力表、差压变送器、 不同材质的水管、倒 U 型压差计（图中未画出）等组成。装置上有三段并联的水平直管， 自上而下分别用于测定局部阻力、光滑管直管阻力和粗糙管直管阻力。测定局部阻力时使用 不锈钢管，中间装有待测管件（闸阀）；测定光滑管直管阻力时，同样使用内壁光滑的不锈 钢管，而测定粗糙管直管阻力时，采用管道内壁较粗糙的镀锌管。 水的流量使用涡轮流量计测量，流量通过变频器改变泵的转速来调节（但测定泵性能时 流量则用电动调节阀调节），管路和闸阀的阻力采用各自的倒 U 型管压差计测量，同时差压 变送器将差压信号传送给差压显示仪表。 4．实验步骤 （1）开启仪控柜上总电源、仪表电源开关，将仪控柜上“实验选择”转到“管阻力”。 （2）给离心泵灌水排气，然后关闭泵出口阀，启动水泵，待电机转动平稳后，把泵的出口 阀缓缓开到最大。（注意：泵运转过程中，勿触碰泵主轴部分，因其高速转动，可能会缠绕 并伤害身体接触部位。） 离心泵 水槽 灌泵 电动调节阀 变频器 涡轮流量计 图 2-1 流体流动阻力与泵性能综合实验流程简图 （3）采用手动方法测量时，要对倒 U 型压差计进行排气和调零，使压差计两端在带压且零 流量时的液位高度相等。 （4）通过开启相应管路的进口阀分别测定光滑管阻力、粗糙管阻力、局部阻力(注意：测局 部阻力时，要将旋钮转到“局部阻力压差”位置)，可使用手动或自动方法。 手动方法：缓缓调节出口阀改变流量，让流量从 0.8 到 5m3 /h 范围内变化，建议低流量 时每次变化 0.3m3 /h 左右。每次改变流量，待流动达到稳定后，记下流量和压差读数。 自动方法：进入“流体流动阻力测定实验”计算机控制界面，测定光滑管阻力时单击“开 始光滑管实验” 按钮，由大到小改变流量设定（即通过变频器改变泵的转速），每次待流动 达到稳定后可从仪控柜面板上读取有关数据或单击“采集数据”按钮即由计算机自动记录实 验数据。 所有实验完成后单击“退出”按钮停止实验。 （5）实验结束后，关闭出口阀，停止水泵，关掉仪表电源和总电源
5.实验数据记录 实验日期： 装置号： 同组实验人员： 水温： 管长 光滑管内径： 粗糙管内径： 局部阻力管内径： 光滑有管阳力 粗糙直管阻力 局部阻力 流量 压差 流量 压差 流量 压差 (m3h) (Kpa) (m3h) (Kpa)(m2/h) (Kpa) 6.实验结果 用表列出光滑管和粗糙管的入和Re值，给出计算示例，在双对数坐标纸上绘出1~R 曲线，求出闸阀全开时的平均值。 7.思考题 (1)以水为介质所测得的1~R关系能否适用于其它流体？ (2)在不同设备上（包括不同管径），不同水温下测定的1~R数据能否关联在同一条曲线 上？为十么？ (3)如果测压口安装不垂直，对静压的测量有何影响？
5．实验数据记录 实验日期： 装置号： 同组实验人员： 水温： 管长： 光滑管内径： 粗糙管内径： 局部阻力管内径： 序 号 光滑直管阻力 粗糙直管阻力 局部阻力 流量 (m3 /h) 压差 （Kpa） 流量 (m3 /h) 压差 （Kpa） 流量 (m3 /h) 压差 （Kpa） 6．实验结果 用表列出光滑管和粗糙管的 λ 和 Re 值，给出计算示例，在双对数坐标纸上绘出 λ～Re 曲线，求出闸阀全开时的平均 ξ 值。 7．思考题 （1）以水为介质所测得的 λ～Re 关系能否适用于其它流体？ （2）在不同设备上(包括不同管径)，不同水温下测定的 λ～Re 数据能否关联在同一条曲线 上? 为什么? （3）如果测压口安装不垂直，对静压的测量有何影响？