化工原理实验主讲：宫剑华(讲师)
化工原理实验 主讲： 宫剑华（讲师）
流体流动阻力的测定一、实验目的1.掌握流体流经直管和管阀件时阻力损失的测定方法，通过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。2.测定直管摩擦系数入与雷诺准数Re的关系，将所得的入～Re方程与公认经验关系比较3.测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数S。4：学会倒U形差压计和涡轮流量计的使用方法5．观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用
流体流动阻力的测定 一、实验目的 1．掌握流体流经直管和管阀件时阻力损失的测定方法，通 过实验了解流体流动中能量损失的变化规律。 2．测定直管摩擦系数λ与雷诺准数Re的关系，将所得的λ～ Re方程与公认经验关系比较。 3．测定流体流经闸阀等管件时的局部阻力系数ξ。 4．学会倒U形差压计和涡轮流量计的使用方法。 5．观察组成管路的各种管件、阀件，并了解其作用
二、基本原理流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻力。1．沿程阻力阻力损失表现为压力降低ApPi-P2p2p
二、基本原理 流体在管内流动时，由于粘性剪应力和涡流的存在，不 可避免地要消耗一定的机械能，这种机械能的消耗包括流体 流经直管的沿程阻力和因流体运动方向改变所引起的局部阻 力。 1．沿程阻力 1 2 阻力损失表现为压力降低 p p p hf = − = 1 2
根据因次分析，影响阻力损失的因素有，(1)流体性质：密度p，粘度μ(2)管路的几何尺寸：管径d，管长I，管壁粗糙度ε;(3)流动条件：流速μ。Ap = f(d,l,u,p,u,)
根据因次分析，影响阻力损失的因素有， (1)流体性质：密度ρ，粘度μ； (2)管路的几何尺寸：管径d，管长l，管壁粗糙度ε； (3)流动条件：流速μ。 p = f (d,l,, ,u, )
组合成如下的无因次式：ruo2upuApuo2Oapu则:
组合成如下的无因次式： ( , , ) 2 d d du l u p = 2 ( , ) 2 u d l d p du = ( ) d du 令 = 2 2 u d p l hf = = 则：
Aph, ==1Hfd 2d 2.gp:gDAP-压降Pa一直管阻力损失J/kghf-H一一直管压头损失，m流体密度kg/m3p入直管摩擦系数，无因次1直管长度md-直管内径m流体流速，由实验测定m/su入称为直管摩擦系数。滞流（层流）时，入=64/Re；瑞流时入是雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验确定
——P 压降 Pa hf——直管阻力损失 J/kg Hf――直管压头损失，m ρ——流体密度kg/m3 λ——直管摩擦系数，无因次 l——直管长度 m d——直管内径 m u——流体流速，由实验测定 m/s λ——称为直管摩擦系数。滞流(层流)时，λ＝64／Re；湍流时λ是 雷诺准数Re和相对粗糙度的函数，须由实验确定. 2 2 u d p l hf = = g u d l g p H f = = 2 2
2.局部阻力阻力系数法流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路小的动能系数来表示，这种计算局部阻力的方法，称为阻力系数法。22或22.gS一一局部阻力系数，无因次；u一一在小截面管中流体的平均流速，m/s。由于管件两侧距测压孔问的直管长度很短：引起的摩擦阻力与局部阻力相比，可以忽略不计。因此之值可应用柏努利方程由差压计读数求取
2．局部阻力 阻力系数法 流体通过某一管件或阀门时的阻力损失用流体在管路小 的动能系数来表示，这种计算局 部阻力的方法，称为阻力 系数法。 2 2 u hf = 或 g u H f = 2 2 ξ——局部阻力系数，无因次； u——在小截面管中流体的平均流速，m／s。 由于管件两侧距测压孔问的直管长度很短．引起的摩擦阻力与局部阻力 相比，可以忽略不计。因此之值可应用柏努利方程由差压计读数求取
二、实验装置与流程阀14阀24阀34豆口豆局部阻力均压环光滑管均压环转子流量计湘糙管23周1333阀11周12图31烟32521周22阀101阅25周15阀35水温传感器7粗造管光滑管压差指示压差指示局部阻力压差指示阀100
三、实验装置与流程
主要部分由大水箱、离心泵，不同管径、材质的管子各种阀门或管件，涡轮流量计和倒U型压差计等组成。第一根为不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)，用于局部阻力的测定。第二根为不锈钢管，第三根为镀锌铁管。分别用于光滑管和粗糙管流流体流动阻力的测定。水的流量用装在管路末端的转子流量计测量，直管段和管件的阻力分别用各自的倒U形压差计测量
主要部分由大水箱、离心泵，不同管径、材质的管子， 各种阀门或管件，涡轮流量计和倒U型压差计等组成。第 一根为不锈钢管，其上装有待测管件(闸阀)，用于局部阻 力的测定。第二根为不锈钢管，第三根为镀锌铁管。分别 用于光滑管和粗糙管湍流流体流动阻力的测定。 水的流量用装在管路末端的转子流量计测量，直管段 和管件的阻力分别用各自的倒U形压差计测量
四、实验步骤及注意事项1：首先先打开进口阀，出口阀，对水泵进行灌水，并正确启动水泵，然后把泵的出口阀开到最大2．缓缓关闭出口阀，做好倒U型压差计的排气和调零准备工作，使压差计两端在带压且零流量时的液位高度一致。3．当装置确定后，根据和u的实验测定值，可计算入和，在等温条件下，雷诺数Re=dup/μu=Au，其中A为常数，因此只要调节流量即调节出口阀，可得一系列入～Re的实验点，绘出入～Re曲线
四、实验步骤及注意事项 1．首先先打开进口阀，出口阀，对水泵进行灌水，并正确 启动水泵，然后把泵的出口阀开到最大。 2．缓缓关闭出口阀，做好倒U型压差计的排气和调零准备工 作，使压差计两端在带压且零流量时的液位高度一致。 3．当装置确定后，根据和u的实验测定值，可计算λ和ξ，在 等温条件下，雷诺数Re=duρ/μ=Au，其中A为常数，因此只 要调节流量即调节出口阀，可得一系列λ～Re的实验点，绘 出λ～Re曲线