流体流动阻力的测定实验报告模板

1、实验报告模板，数据仅供参考！流体流动阻力的测定实验名称流体流动阻力的测定班级姓名学号实验时间同组成员一、实验目的1. 测定湍流状态光滑管、粗糙管的随Re变化关系； 2. 测定湍流状态突扩管、截止阀、球阀的值；3. 测定层流状态直管道的随Re变化关系；4. 测定单级离心泵在一定转速下的特性曲线；5. 测定单级离心泵出口阀开度一定时的管路特性曲线；6. 测定孔板流量计的孔流系数C0随Re变化关系。二、实验原理1. 流体阻力测定流体在管路中流动时，由于粘性剪应力和涡流的作用产生摩擦阻力；在流经弯头、阀门等管件时，由于流体运动的速度和方向突然发生变化，产生局部阻力。这些能量损失都表现为机械能的减少，结

2、合因次分析用hf表示如下：直管流体阻力：管道局部阻力：式中： 直管摩擦阻力系数，=F(Re, /d) 管道局部阻力系数， = F(Re, 形状)对水力学光滑管道：=0.3163/Re0.25对层流管道：=F(Re)64/Re2. 离心泵及管路特性曲线测定离心泵的性能参数取决于泵的内部结构，叶轮形式及转速。泵的性能参数扬程、轴功率、效率随流量的变化关系，即HeQ、N轴Q、Q称为离心泵的特性曲线。该特性曲线需由实验测得，计算如下： mH2O kWQ=3600qv m3/h管路特性是指输送流体时，管路需要的能量H（即从A到B流体机械能的差值+阻力损失）随流量Q的变化关系。本实验中任何一个流量点都是工

3、作点，管路需要的能量与泵提供给管路的能量平衡相等，计算H的方法同He： mH2O虽然计算方法相同，但二者操作截然不同。测量He时，需要固定转速，通过调节阀门改变流量；测量H时，管路要求固定不动，因此只能通过改变泵的转速来改变流量。3. 孔板流量计标定孔板流量计制造方便，不易堵塞，在生产中使用广泛。其流量计算公式为： m3/s式中：A0孔口面积； C0孔流系数，受雷诺数、孔口与管道面积比影响，通过实验求得； p孔板前后压强差，Pa。三、实验装置与流程 1、水箱 2、离心泵 3、涡轮流量计 4、层流水槽 5、层流管 6、截止阀 7、球阀8、光滑管 9、粗糙管 10、突扩管 11、孔板流量计 12、

4、流量调节阀装置中的有关尺寸：光滑管（不锈钢管）l=1.5m，di=0.021m；粗糙管（镀锌钢管）l=1.5m，di=0.023m；层流管 l=1.2m，di=0.003m；截止阀与球阀di=0.021m；突扩管 d小=0.016m，d大=0.042m；离心泵进出口压力表表心垂直距 H=0.25m；孔板孔口面积 A0=4.5210-4 m2。四、实验步骤与注意事项1. 熟悉实验装置，尤其是各阀门的作用以及测压系统。2. 打开放空阀，赶走管路系统中的空气；打开测压管的放空阀，赶走测压系统的压力。3. 依次测量湍流状态光滑管、粗糙管、突扩管、截止阀、球阀的流量和压降。4. 测定层流状态直管道的流量

5、和压降。5. 测定单级离心泵在一定转速下的压力、功率。6. 测定单级离心泵出口阀开度一定时的转速、压力、功率。7. 测定孔板流量计的流量和压降。8. 注意实验过程中需要随时记录水温。注意事项：1. 测定实验数据前，务必排净管路系统中的空气。2. 测定直管湍流状态的阻力时，流量最好在0.87m3/h之间，以保证涡轮流量计的测量精度。3. 注意不要超过压力传感器测量上限。4. 不得急速开关阀门，以防损坏设备。五、数据处理1. 湍流状态光滑管、粗糙管的随Re的变化关系测得水的流量为V (m3/h)，则水的流速(m/s)测得压降(kPa)，由得由定义，（1）对于光滑管，l = 1.5 m，di = 0

6、.021 m，由于整个实验过程温度变化不大，取平均温度T = 28 C，查得水的密度= 996.15 kg/m3，粘度= 0.836010-3 Pas，则各量计算公式为(m/s)序号流量/(m3/h)压降/kPa水温/C流速/(m/s)Re16.8820.1227.05.51771380690.018626.8720.1027.05.50971378680.018636.7319.3027.05.39741350580.018646.7019.2027.35.37331344560.018756.5518.4527.85.25301314460.018866.4618.0028.05.1809

7、1296400.018976.3317.5228.15.07661270310.019186.2116.8428.34.98041246230.019196.1016.2028.44.89211224160.0190105.9315.7228.64.75581190040.0195115.8615.2528.84.69971175990.0194125.6314.0828.84.51521129840.0194135.4413.1229.14.36281091710.0194145.2412.4229.14.20241051570.0198155.1311.8029.24.1142102949

8、0.0196164.9010.7629.43.9298983340.0196174.7210.0529.53.7854947220.0197对光滑管道：=0.3163/Re0.25，以对1/Re0.25作图，拟合其线性关系：可见实验数据的线性拟合度不高，与理论经验公式有一定的差距，有一些数据离拟合直线相差较远。（2）对于粗糙管，l = 1.5 m，di = 0.023 m，由于整个实验过程温度变化不大，取平均温度T = 30 C，查得水的密度= 995.58 kg/m3，粘度= 0.800710-3 Pas，则各量计算公式为(m/s)序号流量/(m3/h)压降/kPa水温/C流速/(m/s)R

9、e16.7519.0029.54.51290.028712906026.7018.8029.64.47950.028912810436.6218.1129.84.42600.028512657446.4817.4829.84.33240.028712389756.3016.8029.94.21210.029212045666.2316.2630.04.16530.028911911876.0815.5030.04.06500.028911625085.9214.7630.03.95800.029011319095.7614.2030.13.85100.0295110131105.6513.70

10、30.23.77750.0296108028115.4612.8530.53.65040.0297104395125.4412.7530.53.63710.0297104013135.3012.1630.73.54350.0298101336145.2111.4830.83.48330.029199615154.9310.7231.03.29610.030494262164.629.5231.13.08880.030788334该图与Moody图中阻力平方区类似，不同的Re对应的的变化范围较小。以对u2作图，可拟合其线性关系：可见线性相关性较好。即在湍流区域，阻力与流速的平方近似成正比关系。2

11、. 湍流状态突扩管、截止阀、球阀的值测得水的流量为V (m3/h)，则水的流速(m/s)测得压降(kPa)，由得（1）截止阀序号流量V/(m3/h)压降/kPa水温/C12.9524.532.922.315.4233.131.598.133.341.68.0533.2平均2.1114.017533.125di = 0.023 m，当T = 33 C，查得水的密度= 994.67 kg/m3。则，。（2）球阀序号流量V/(m3/h)压降/kPa水温/C13.862.133.424.933.2133.5平均4.3952.65533.45di = 0.023 m，当T = 33 C，查得水的密度=

12、994.67 kg/m3。则，。（3）突扩管序号流量V/(m3/h)压降/kPa水温/C15.26-0.3431.525.22-0.3831.634.78-0.3232.343.31-0.2432.452.18-0.1632.4平均4.15-0.28832.04当T = 33 C，查得水的密度= 994.7 kg/m3。突扩管的d小 = 0.016 m，d大 = 0.042 m，计算得5.7334 m/s，0.8321 m/s，则0.0180。3. 单级离心泵在一定转速下的特性曲线转速n = 50 Hz，离心泵进出口压力表表心垂直距H=0.25 m。取水温平均值T = 36C，查得水的密度=

13、993.68 kg/m3。压头；有效功率；效率。序号流量Q/(m3/h)压力/Mpa真空压力/Mpa轴功率N/kW有效功率Ne/kW效率压头H/m温度/C16.920.130-0.0110.590.2846.7%14.71535.026.730.136-0.0100.580.2847.8%15.22735.536.460.140-0.0100.570.2748.0%15.63835.746.220.147-0.0090.560.2748.9%16.25335.755.950.149-0.0090.550.2748.2%16.45835.865.640.152-0.0080.540.2547.1

14、%16.66435.975.360.160-0.0060.530.2547.3%17.27936.085.040.165-0.0050.520.2446.4%17.68936.194.740.170-0.0050.510.2345.8%18.20236.1104.340.178-0.0050.490.2245.6%19.02336.1114.020.180-0.0040.480.2143.4%19.12636.2123.680.184-0.0040.470.1941.4%19.53636.2133.290.190-0.0030.440.1840.6%20.04936.3作出曲线：从HQ曲线可以

15、看出，Q增大时，H减小，且二者近似满足二次函数的关系。从NQ曲线可以看出，Q增大时，H也增大。从Q曲线可以看出，Q增大时，会达到一个最大值，此后呈现下降趋势。4. 单级离心泵出口阀开度一定时的管路特性曲线同3，水的密度= 993.68 kg/m3，压头。序号转速n/Hz流量Q/(m3/h)压力表/Mpa真空表/Mpa功率N/kW压头H/m150.07.020.132-0.0100.5914.82249.36.940.127-0.0100.5714.30348.66.840.123-0.0100.5513.89448.06.740.120-0.0100.5313.59547.56.660.118

16、-0.0100.5213.38647.06.530.116-0.0100.5113.18746.06.380.110-0.0100.4812.56845.16.190.107-0.0080.4512.05944.16.030.101-0.0070.4311.331043.25.930.098-0.0070.4111.021142.25.790.095-0.0060.3910.611241.15.650.090-0.0060.3610.101340.15.490.085-0.0060.349.591438.45.270.078-0.0050.318.761536.65.020.070-0.005

17、0.287.941634.44.700.062-0.0040.247.02作出曲线：5. 层流状态直管道的随Re变化关系测量时间t = 30 s，层流管l = 1.2m，di = 0.003m，水的密度= 993.68 kg/m3，粘度= 0.708510-3 Pas。测得水的流量为V (mL/30 s)，则水的流速(m/s)测得压降(kPa)，由得由定义，序号流量/(mL/30s)压降/kPa流速/(m/s)Re169.55.050.3277236.61379254.93.550.2589266.51089367.84.910.3197241.71345442.42.640.1999332.

18、3841551.03.400.2405295.81012652.03.920.2452328.01032763.94.700.3013260.51268对层流管道，64/Re，对关系1/ Re进行线性拟合：可见实验数据的线性拟合度不高，与理论经验公式有一定的差距，同时有部分数据的测量可能出现错误。6. 孔板流量计的孔流系数C0随Re变化关系取水温T = 34C，查得水的密度= 994.27 kg/m3，粘度= 0.737110-3 Pas。测得水的流量为Q(m3/h)，则水的流速(m/s)测得压降(kPa)，由得由定义，孔板孔口面积A0 = 4.5210-4 m2，则由孔板流量计流量计算公式可

19、得孔流系数序号流量/(m3/h)压降/kPa水温/C流速/(m/s)ReC015.1928.2633.84.16230.04591179051522.9325.128.233.84.09010.04751158611498.1234.9426.5133.73.96180.04761122261496.6544.724.2234.03.76940.04801067741489.7454.522.134.33.60900.04781022301493.1964.3420.5434.33.48060.0477985951493.7974.0918.1134.53.28010.0474929161499.2183.7315.3334.62.99140.0482847371486.0693.5313.6734.62.83100.0480801941489.33103.1610.9634.72.53430.04817178814